Геном чумної палички розповів про поширення і походження Юстиніанової чуми

Вчені припустили, що збудник Юстиніанової чуми (першої пандемії цього захворювання, яка тривала 200 років) постійно перебував у Європі або в Середземномор'ї, навіть між спалахами хвороби. Імовірно, його батьківщиною була Центральна Азія, північний схід сучасного Китаю або Киргизія, йдеться в.

Хоча палеогенетична реконструкція показала, що люди хворіли на чуму понад п'ять тисяч років тому, першою зафіксованою пандемією захворювання, викликаного саме чумною паличкою () стала Юстиніанова чума (541-750 роки). Пандемія почалася в Єгипті і поширилася в Східному Середземномор'ї, Європі і на Близькому Сході. Під час першого спалаху захворювання в 541-542 роках від нього померло близько 25 мільйонів осіб (близько 13 відсотків населення планети), а за весь час пандемії - приблизно 50 мільйонів осіб (чверть світового населення того часу).

Щоб з'ясувати, яким було походження і поширення чумної палички, що викликала першу пандемію, палеогенетики ще в 2013 році виділили ДНК бактерії з останків жертв захворювання і проаналізувати її геном. Вони підтвердили, що пандемію дійсно викликала і віднесли її до філогенетичної лінії 0, яка свідчила про її китайське або монгольське походження.

Пізніше Йоганнес Краузе (Johannes Krause) з Інституту світової історії Суспільства Макса Планка в Єні і його колеги отримали більш докладну розшифровку геному (з кратністю покриття 17,9). Вони підтвердили її приналежність до групи 0. Також дослідники виявили в геномі бактерії кілька раніше не описаних мутацій в генах, імовірно, відповідають за вірулентність. На думку вчених, вони могли надати бактерії властивості, які сприяли її поширенню.

У новому дослідженні палеогенетики і археологи під керівництвом Краузе проаналізували останки 183 осіб, які жили в V-IX століттях і похованих на 21 середньовічному кладовищі в Іспанії, Франції, Німеччині, Австрії та Великобританії. Дослідникам вдалося секвенувати вісім геномів чумної палички із середнім покриттям > 4,5 і проаналізувати їх.

Виявилося, що патогени зустрічалися на території сучасних Німеччини, Франції, Іспанії та Великобританії. Результати філогенетичного аналізу показали, що це були різні, але близькоспоріднені лінії. Деякі з них одночасно циркулювали в одному і тому ж місці. Частина штамів бактерії з'явилася не на початку пандемії, а під час подальших спалахів захворювання. Ймовірно, це свідчить про те, що під час пандемії в Європі були природні резервуари, в яких зберігалися життєздатні патогени. Можливо, вони перебували на Іберійському півострові і в Східному Середземномор'ї. Деякі дослідники вважають, що на території Європи вже наприкінці античності і на початку Середньовіччя водилися чорні щури, які поширювали чумну паличку.

Автори припустили, що найімовірніше, батьківщиною бактерії, від якої сталися збудники першої пандемії чуми, були території сучасного північно-західного Китаю або Киргизії. "Лінія, ймовірно виникла в Центральній Азії за кілька сотень років до початку першої пандемії. Але ми вважаємо, що поточних даних недостатньо для того, щоб визначити походження Юстиніанової чуми до того, як про неї вперше з'явилися повідомлення в 541 році в Єгипті ", - пояснює провідний автор дослідження Марсель Келлер (Marcel Keller) з Тартуського університету. "Однак той факт, що всі геноми належать до однієї і тієї ж лінії, говорить про те, що збудника чуми не ввозили в Європу або Середземномор'я кілька разів. Він весь цей час зберігався тут ".

Автори дослідження звернули увагу на те, що в геномі найбільш «молодих» штамів відбулася делеція (втрата) досить великої ділянки геному, в якому знаходилися гени двох факторів вірулентності - білків, один з яких допомагає бактерії потрапляти в клітини господарського організму, а інший посилює її зростання. Цікаво, що аналогічна мутація сталася в геномах чумної палички, які з'явилися наприкінці другої пандемії чуми, в XVII-XVIII століттях. Дослідники вважають, що делеція з'явилася в ході конвергентної еволюції і що вона не вплинула на вірулентність патогенів. Вона впливала на білки на поверхні бактеріальної клітини і могла допомагати чумній паличці справлятися з імунітетом людей або тварин.

Раніше генетики припустили, що батьківщиною збудника Чорної смерті - другої і найбільш смертоносної пандемії чуми - були Західний Урал або Центральна Азія. Мабуть, бактерія приїжджала по караванних шляхах разом з торговцями пушниною.