科学家首次成功重建病原体基因组鼠疫耶尔森菌导致了查士丁尼瘟疫- 具有破坏性和广泛性早在六世纪,就有超过 5000 万人因此丧生。
如果这种病原体听起来很熟悉,那是因为人们认为它是造成了另外两次改变历史的瘟疫——黑死病和伦敦大瘟疫。 现在它的基因组终于被揭露,我们可能会更好地了解这种致命的细菌,这种细菌在一千多年的时间里已经摧毁了整个人类。
“我们的研究证实,查士丁尼瘟疫的影响范围远远超出了历史记录的受影响地区,并为了解瘟疫的进化史提供了新的见解。鼠疫耶尔森菌,说明了古代基因组重建在扩大我们对病原体进化和历史事件的理解方面的潜力,”团队成员米哈尔·费尔德曼说道来自德国马克斯·普朗克研究所。
不过,在我们讨论新构建的基因组之前,我们先来谈谈瘟疫。 尽管历代以来有过不少不同的瘟疫,但最受关注的三种瘟疫是查士丁尼瘟疫、黑死病和伦敦大瘟疫。
这查士丁尼瘟疫公元 541 年左右,拜占庭帝国兴起,造成约 5000 万人死亡。
这黑死病- 可能是最著名的瘟疫 - 发生在 1300 年代中期的欧洲,导致约 2 亿人死亡。 伦敦的大瘟疫三起火灾中最近的一次发生在 1600 年代中期,造成 10 万人死亡(占伦敦人口的四分之一)。
虽然这三场瘟疫都有不同的症状,传播方式不同,感染的人数也不同,但有一个共同因素:它们都是由鼠疫杆菌在不同的进化阶段。
费尔德曼和他的团队重建了基因组鼠疫杆菌经过从牙髓中提取 DNA 样本在德国慕尼黑附近的一个古代墓地发现了五具六世纪的骷髅,该墓地被称为阿尔滕丁。
“我们可以在从牙髓腔中提取的 DNA 提取物中清楚地发现保留的 DNA 特征,由此我们能够确定鼠疫耶尔森菌死亡时该病毒在该人体内循环,”团队成员之一克尔斯滕·博斯 (Kirsten Bos) 说道。告诉 BBC 的尼古拉·斯坦布里奇。
研究人员利用这些样本对鼠疫杆菌实验室中的基因组比以前的精确度更高基因组草案'的细菌,这是2014年出版由一个单独的团队。
费尔德曼基因组被发现30个新突变并纠正了旧基因组草案中发现的 19 个假阳性突变。
“我们非常幸运地在距离该个体分析地点仅几公里的墓地中发现了另一位 DNA 保存非常完好的瘟疫受害者。[之前的研究]被找到,”研究人员之一米凯拉·哈贝克 (Michaela Harbeck) 说道。
“除了之前发布的基因组草案之外,它为我们提供了重建第一个高质量基因组的绝佳机会。”
最后拥有完整的基因组测序将有助于解释如何鼠疫杆菌经过数千年的演变,用一系列致命的瘟疫毁灭了人类。 通过进一步的研究,研究小组或许能够拼凑出一条时间线,展示不同基因组下鼠疫的进化。
“我们不知道为什么伦敦大瘟疫是英国最后一次大规模鼠疫爆发,也不知道过去在欧洲传播的毒株与今天传播的毒株是否存在基因差异。”博斯向 BBC 解释道。
“这些都是我们试图通过从古代生物体中收集更多遗传信息来解决的问题。”
虽然了解瘟疫的进化史很重要,但新的基因组还可以帮助研究人员减轻未来瘟疫的影响,这是我们大多数人不担心的事情,但是 -从历史上来说——也许我们应该。
研究结果发表于分子生物学和进化。