Эти мутации, которые могли произойти на рубеже I тысячелетия до нашей эры, привели к появлению бубонной формы чумы, которая распространяется с ужасающей скоростью через блох — и, следовательно, крыс — переносчиков. Бубонная чума вызвала пандемии, уничтожившие население мира, включая Черную смерть, которая уничтожила половину населения Европы в 14 веке.Однако исследователи говорят, что до ее передачи блохами чума на самом деле была эндемической для человеческих популяций Евразии, по крайней мере, за 3000 лет до первой пандемии чумы в исторических записях (чума Юстиниана в 541 году нашей эры).Они говорят, что новое свидетельство того, что бактериальная инфекция Y. pestis у людей действительно возникла примерно в начале бронзового века, предполагает, что чума могла быть причиной значительного сокращения численности населения, которое, как полагают, произошло в конце 4-го и начале 3-го тысячелетий до нашей эры.
Работа проводилась международной командой, в которую входили исследователи из университетов Копенгагена, Дания, и Кембриджа, Великобритания, и результаты опубликованы сегодня в журнале Cell.«Мы обнаружили, что линия Y. pestis возникла и получила широкое распространение намного раньше, чем предполагалось ранее, и мы сузили временное окно, чтобы определить, когда и как она развивалась», — сказал старший автор, профессор Эске Виллерслев, который недавно присоединился к кафедре зоологии Кембриджского университета из Копенгагенский университет.«Основные механизмы, которые способствовали эволюции Y. pestis, присутствуют даже сегодня.
Уроки прошлого могут помочь нам понять, как будущие патогены могут возникать и развиваться», — сказал он.Исследователи проанализировали древние геномы, извлеченные из зубов 101 взрослого человека, относящиеся к эпохе бронзы и найденные на территории Евразии от Сибири до Польши.Они обнаружили бактерии Y. pestis в ДНК семи взрослых особей, самый старый из которых умер 5783 года назад — это самое раннее свидетельство чумы. Ранее прямые молекулярные доказательства наличия Y. pestis не были получены на скелетном материале старше 1500 лет.
Однако в шести из семи образцов чумы отсутствовали два ключевых генетических компонента, обнаруженных в большинстве современных штаммов чумы: «ген вирулентности», называемый ymt, и мутация в «гене-активаторе», называемом pla.Ген ymt защищает бактерии от уничтожения токсинами в кишечнике блох, так что они размножаются, загромождая пищеварительный тракт блох. Из-за этого голодная блоха отчаянно кусает все, что может, и тем самым распространяет чуму.Мутация в гене pla позволяет бактериям Y. pestis распространяться по различным тканям, превращая локализованную легочную инфекцию легочной чумы в один из лимфатических узлов и крови.
Исследователи пришли к выводу, что эти ранние штаммы чумы не могли быть переносчиками блох без ymt. Они также не могли вызвать бубонную чуму, поражающую лимфатическую иммунную систему и вызывающую печально известные опухшие бубоны Черной смерти, без мутации pla.Следовательно, чума, преследовавшая население на протяжении большей части бронзового века, должна была быть легочной, которая напрямую влияет на дыхательную систему и вызывает отчаянные приступы приступов кашля непосредственно перед смертью. Дыхание вокруг инфицированных людей приводит к вдыханию бактерий, что является ключевым моментом их передачи от человека к человеку.
Соавтор исследования д-р Марта Миразон-Лар из Кембриджского центра эволюционных исследований человека в Леверхалме (LCHES) отмечает, что исследование, проведенное ранее в этом году копенгагенской группой Виллерслева, показало, что бронзовый век был периодом очень активной миграции, что могло привести к к распространению легочной чумы."Бронзовый век был периодом производства крупного металлического оружия, и считается, что военные действия усилились, что согласуется с появившимися свидетельствами массовых перемещений населения в то время. Если бы легочная чума была перенесена в рамках этих миграций, она имела бы разрушительные последствия. воздействие на небольшие группы, с которыми они столкнулись ", — сказала она.«Хорошо задокументированные случаи показали, что цепь заражения легочной чумой может перейти от одного охотника или пастуха до опустошения всего сообщества за два-три дня».
Самый последний из семи древних геномов, выявивших Y. pestis в новом исследовании, содержит обе ключевые генетические мутации, что указывает на приблизительный график эволюции, которая породила бубонную чуму, передаваемую блохами.«Среди наших образцов мутировавший штамм чумы впервые наблюдается в Армении в 951 г. до н.э., но отсутствует в следующем последнем образце, датированном 1686 г. до н.э., что позволяет предположить, что бубонные штаммы эволюционировали и закрепились в конце 2-го и в самом начале 1-го тысячелетия до нашей эры, "сказал Миразон-Лар.
«Однако образец 1686 г. до н.э. взят из гор Алтая недалеко от Монголии. Учитывая расстояние между Арменией и Алтаем, также возможно, что армянский штамм бубонной чумы имеет более долгую историю на Ближнем Востоке, и что исторические движения в течение 1-го тысячелетия BC экспортировал его в другое место ".Библейские книги Самуила описывают вспышку чумы среди филистимлян в 1320 году до нашей эры, сопровождавшуюся опухолью в паху, что, по мнению Всемирной организации здравоохранения, соответствует описанию бубонной чумы.
Миразон-Лар предполагает, что это может поддерживать идею о ближневосточном происхождении смертоносной генетической эволюции чумы.Соавтор, профессор Роберт Фоули, также из LCHES в Кембридже, предполагает, что смертоносность бубонной чумы, возможно, потребовала правильной демографии населения, прежде чем она могла процветать.
«Каждому патогену необходимо поддерживать баланс. Если он убивает хозяина до того, как сможет распространиться, он тоже зайдет в« тупик ». Для того, чтобы поддерживать смертельные заболевания, требуется определенная демографическая интенсивность.«Эндемичный характер легочной чумы, возможно, был более приспособлен для более раннего населения бронзового века.
Затем, по мере того, как евразийские общества становились все более сложными и торговые пути продолжали открываться, возможно, условия начали благоприятствовать более смертоносной форме чумы», — сказал Фоули. .«Бронзовый век — это край истории, и древняя ДНК делает то, что произошло в это критическое время, более заметным», — сказал он.Виллерслев добавил: «Эти результаты показывают, что древняя ДНК может не только отобразить нашу историю и предысторию, но и обнаружить, как болезнь могла ее сформировать».