Адрес – Самара, возраст – 3800 лет: расшифрован древнейший геном бубонной чумы

Захоронение бронзового века в Самарской области. Фото: В.Кондрашин / В.А.Цыбин

Бактерия чумы Yersinia pestis, являющаяся родоначальником штамма, вызвавшего Черную смерть, была обнаружена при исследовании 3800-летнего захоронения в Самарской области. Исследование подтвердило факт возникновения бубонной чумы в бронзовом веке.

Согласно пресс-релизу, опубликованному 8 июня 2018 года на сайте Казанского федерального университета, международная команда исследователей из Института науки об истории человечества сообщества Макса Планка (Германия) и Институт фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета проанализировала два 3800-летних генома Y. pestis, выделенных из двойного древнего захоронения на территории Самарской области в России. Оба скелета были поражены одинаковым штаммом бактерии. Так, исследование показало, что на сегодняшний день штамм является старейшим секвенированным и содержащим факторы вирулентности, характерные для бубонной чумы, а также является предком для штаммов, которые вызвали самые смертоносные пандемии в мире — Юстинианову чуму, Черную смерть и эпидемию чумы в XIX веке в Китае.

«Болезнь продолжает влиять на население во всем мире и сегодня, — отмечает старший преподаватель ИФМиБ КФУ Резеда Тухбатова. — Несмотря на свое историческое и современное значение, происхождение и возраст болезни до сих пор непонятны. В частности неясно точно, когда и где Y. pestis приобрела новые свойства — профиль вирулентности, который позволяет ей адаптироваться в организме блох и передавать через них болезнь млекопитающим. Недавние исследования древних геномов Y. pestis определили ее самые ранние известные варианты, относящиеся к позднему неолиту и раннему бронзовому веку, но, как выяснилось, они не обладали теми свойствами, которые, как считается, сделали чуму особенно эффективной, а именно — способной выживать в других организмах — блохах, которые, как основной вектор, передают болезнь. Именно поэтому наше исследование было направлено на изучение геномов Y. Pestis из бронзового века, чтобы определить, когда же и где произошли эти важные изменения. Если точнее узнать механизмы эволюции и адаптации бактерии к различным так называемым "хозяевам", можно попробовать предсказывать будущие эпидемии, прогнозировать будущие мутации патогена».

В исследовании были проанализированы останки 9 человек из могильника в Самарской области РФ. Было установлено, что два человека были инфицированы Y. pestis на момент их смерти и были захоронены вместе в одной могиле около 3800 лет назад (согласно данным радиоуглеродного анализа).

Анализ человеческой ДНК показал, что индивидуумы относятся к срубной культуре, что также подтверждается археологическими данными. У обоих людей был найден одинаковый штамм Y. pestis, который обладает всеми генетическими компонентами, характерными для бубонной формы чумы. Получается, что чума с вектором передачи через блох, известная нам сегодня, существует гораздо дольше, чем думали исследователи ранее.

Ученые использовали все ранее изученные геномы Y. pestis, чтобы рассчитать примерное время происхождения нового штамма. Таким образом, ранее принятый возраст бубонной чумы увеличился на 1000 лет, то есть, уже примерно 4000 лет назад этот штамм обладал всеми генетическими свойствами для эффективной передачи инфекции грызунам, человеку и другим млекопитающим.

Несмотря на то, что в предыдущих исследованиях было показано, что в бронзовом веке в Евразии присутствовала одна линия Y. Pestis, настоящее исследование позволяет предположить, что одновременно циркулировали по крайней мере две линии чумы, которые обладали различными профилями вирулентности и механизмами передачи.

«Являлись ли эти линии одинаково распространенными в человеческих популяциях, и насколько человеческая деятельность способствовала их распространению? Это вопросы, которые требуют дальнейшего изучения», — говорит руководитель исследований, профессор Института науки об истории человечества сообщества Макса Планка и ИФМиБ КФУ (с 2014 года приглашенный ученый в КФУ по линии проекта 5-100) Йоханнес Краузе. — Дополнительные геномы чумы из бронзового и железного веков могут помочь выявить ключевые события, которые способствовали высокой вирулентности и распространению одного из самых известных патогенов человечества».

Результаты научной работы были опубликованы 8 июня в журнале Nature Communications.