由維京時代古屍攜帶的病毒DNA追溯天花的起源

2020-07-25 煎蛋

翻譯:Issakios

原文:https://www.sciencealert.com/ancient-viral-dna-from-viking-age-corpses-just-got-us-closer-to-the-origin-of-smallpox

當一批科學家們正在爭先恐後地試圖尋找新冠病毒大流行的源地時,另一批病毒學家們仍在追蹤著另一曾經具有毀滅性的疾病——天花的起源。

最近,科學家們在北歐的考古遺蹟中發現了一種維京時代的古代天花的病毒DNA。

這些樣本最早可追溯至公元前603年,提供了確鑿的證據——天花的出現比我們最早的紀錄還早大約1000年。

這種古代病毒的某些特徵也表明它在20世紀以前就已經廣泛傳播,並且曾經造成了多達5億人的死亡。

天花由天花病毒(VARV)引起。它仍是人類用疫苗在人體上消滅的第一種也是唯一一種疾病——這一成就最終在1980年實現。

天花的傳播可以在歷史上被追蹤。8世紀時入侵西班牙和葡萄牙的摩爾人帶來了天花,在十字軍戰爭時代天花蔓延到了全歐洲。

天花也曾侵擾埃及和西臺帝國。在一具大約死於公元前1157年的被命名為RamseV的埃及木乃伊身上曾發現類似於天花的皮疹,表明天花可能在三千多年以前就存在了。

但是這些觀察的結果還不能直接引出結論。不像真正的病毒DNA,許多描述早期類天花病毒感染的書面記錄也模稜兩可。在更早的時期,物證更難找到。

目前的想法認為天花起源於幾千年前非洲某地的齧齒動物,然後傳播到人類身上,儘管科學家們並不能肯定這種猜想。他們只是依靠現有的樣本逆向研究。

了解古代天花病毒與現代毒株之間的關係也有助於研究人員弄清楚天花病毒是如何進化得如此致命的。不管怎麼樣,這都意味著需要拿到更古老的病毒DNA樣本。

在這一最新發現之前,我們擁有的最早的DNA證據乃是來自17世紀的一具立陶宛木乃伊(意外發現)以及捷克國家博物館的兩件19與20世紀的標本。將這些樣本中的DNA和現代的天花病毒樣本進行比較,發現他們擁有的最近的共祖存在於公元1530到1654年之間。

劍橋大學病原體進化中心的病毒生物學家Barbara Mühlemann和她的同事們在距今3.1萬餘年的生活在歐亞大陸與美洲大陸的1870個人的考古遺骸中尋找古代天花的蹤跡。

研究小組在論文中解釋說:「從考古遺蹟中發現的古代病毒為從前發生的感染提供了直接的分子證據,並且可以調和在早期書面材料中可能的感染的歷史記錄和目前最古老的基因序列之間的差異。」

研究人員運用鳥槍法測序,從26名早已去世的北歐人的骨骼和牙齒中找到了與現代天花有關的古代病毒DNA片段。在這26人之中,有13人擁有可用於更深入測序的足夠的病毒DNA材料,其中11人來自維京時代,在公元603到1050年之間。

在這11個樣本中,研究小組只利用4具人體遺骸就重建了近乎完整的病毒基因組(至少達到病毒基因全序列的96%)。這已經足以得到研究人員想得到的證據。

作者說:「維京時代的基因序列將人類最早感染VARV病毒的確切日期向前推了大約1000年,並且展示了一種從前從未為人所知而現在已經滅絕的病毒分支的存在。」

「這份早至公元603年的aVARV樣本,與從6世紀末期起的南歐與西歐的可能是天花感染記錄的數個書面記錄相符。」

這一結果也支持了天花起源於齧齒動物的理論。這些古代病毒的樣本與現代天花病毒相比實際上與感染沙鼠的痘病毒家族中的另一種病毒——taterapox病毒聯繫更加密切。

現已滅絕的aVARV病毒比起現代天花病毒來有幾個額外的基因。馬德裡Severo Ochoa分子生物學中心的病毒學家Antonio Alcamí說,這幾個基因也存在於有害性更小的痘病毒中,可能有助於aVARV病毒感染多種動物宿主。

他在一篇關於這個新發現的評論中說:「也許古代的VARV用幾個世紀進化成了一種相對更為常見的,可以造成輕微程度感染的人畜共患病。」

但研究者們並沒有這麼確定。這種現已滅絕的病毒曾在北歐廣泛傳播,但僅僅從DNA並不能說明其嚴重性。作者指出,「我們不能確定這些人是不是真的死於感染。」

研究人員觀察到,在這些古代病毒中基因失活擁有不同的模式,並得出結論,認為這些病毒「存在了大約450年時間並且在維京時代的人類之中廣泛傳播。」

這則研究發表在Science上。

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