В останках человека, жившего в Северо-Восточной Европе около пяти тысяч лет назад и занимавшегося собирательством и охотой, был найден образец древнейшего штамма Yersinia pestis — возбудителя инфекционного заболевания, известного как бубонная чума. Предполагается, что впоследствии этот штамм, вероятно, спровоцировал пандемию, получившую название «черная смерть», и стал причиной гибели приблизительно половины жителей Европы в XIV веке. Однако генетическое исследование показало, что этот древний штамм обладал меньшей заразностью и не был столь смертоносным по сравнению со средневековой версией. Таким образом, время появления Y. pestis можно пересмотреть, отодвинув его на две тысячи лет назад по сравнению с прежними оценками ученых.
Группа исследователей из Института клинической молекулярной биологии Кильского университета (Германия) и Института истории при Латвийском университете заявила об идентификации самого раннего известного штамма возбудителя чумы Yersinia pestis в образцах, взятых из захоронения человека, жившего на территории нынешней Латвии примерно пять тысяч лет назад. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports.
Археологические раскопки проводились в месте, известном как Рилюкалнс, расположенном возле реки Салаца (в прошлом — Астиджерва), которая впадает в Балтийское море. Еще в 1875 году любитель археологии Карл Георг граф Сиверс обнаружил в слое, состоящем из чередующихся слоев раковин пресноводных мидий и рыбьих костей, образовавшемся в результате человеческой деятельности в короткий промежуток времени в начале VI века до нашей эры, две отдельные могилы. В них были найдены хорошо сохранившиеся останки девушки в возрасте от 12 до 18 лет и молодого мужчины в возрасте от 20 до 30 лет.
Из-за невозможности точного определения времени захоронения, изучение останков не было завершено. После Второй мировой войны черепа на десятилетия пропали, но в 2011 году они были найдены вновь в антропологической коллекции, принадлежавшей другу Сиверса — всемирно известному немецкому врачу Рудольфу Вирхову (1821-1902). Кроме того, в ходе возобновленных раскопок на стоянке Рилюкалнс были обнаружены еще два захоронения – пожилого мужчины и новорожденного. Археологическая последовательность слоев грунта указывает на их доисторическую принадлежность.
Радиоуглеродный анализ указал на возраст образцов из Рилюкалнса в пределах 5300–5050 лет. Погибшие люди относились к общине охотников, рыболовов и собирателей, проживавших в поселениях вдоль реки Салаца.
Недостаток информации о геноме людей, живших охотой и собирательством, и о болезнях, которыми они страдали, побудил ученых провести ДНК-анализ зубов и костей четырех древних жителей Северо-Восточной Европы. Исследование включало в себя выявление присутствия патогенов. К удивлению исследователей, у молодого мужчины было обнаружено Yersinia pestis – возбудитель инфекционного заболевания, являющийся причиной как минимум трех эпидемий в истории человечества.
Затем ученые восстановили геном Y. Pestis и провели сравнение с 41 древним и современными штаммами возбудителя чумы. Анализ показал, что молодой мужчина был инфицирован штаммом, относящимся к линии, возникшей более семи тысяч лет назад. Таким образом, перед исследователями оказался самый древний из известных образцов этого патогена. Он сформировал собственную кладу на филогенетическом древе и, вероятно, развился всего через несколько сотен лет после отделения от предшественницы — грамотрицательной бактерии Yersinia pseudotuberculosi. Она вызывает дальневосточную скарлатину у людей, заражение иногда происходит зоонозным путем — чаще всего через продукты питания.
Древняя версия генома возбудителя чумы не включала в себя ген, обеспечивающий передачу инфекции от блох к человеку. Предполагается, что заражение происходило в результате укуса грызуна, являющегося носителем бактерии, что приводило к летальному исходу.
«Современный штамм Y. pestis способен передаваться от животных, таких как грызуны, к человеку. Нельзя исключать, что охотники-собиратели, регулярно употреблявшие грызунов в пищу, могли заразиться Y. pestis или его предшественником Y. pseudotuberculosis. К примеру, на археологической стоянке Рилюкалнс наиболее распространенным видом среди останков животных был бобр (Castor fiber). А бобры – известные переносчики Y. pseudotuberculosis, который является непосредственным предшественником современного штамма Y. pestis. Несмотря на это интересное наблюдение, мы не знаем, какую роль охотники-собиратели сыграли в возникновении зоонозов, ранней эволюции или распространении чумной палочки.
Несмотря на то, что останки человека из Рилюкалнса показали наличие возбудителя Y. pestis, ученые до сих пор не уверены, страдал ли он чумой, и если да, то насколько серьезным было поражение и в какой форме оно проявилось. Изучение генома указывает на то, что патоген мог поражать его легкие (что характерно для легочной чумы) и передаваться воздушно-капельным путем, заражая окружающих. Однако в наши дни легочная форма чумы встречается нечасто, а в прошлом, вероятно, была крайне редкой.
Существует предположение, что древние штаммы с высокой концентрацией бактерий могли обладать меньшей вирулентностью. Однако это не означает, что они были безопасными. Наличие бактерий в крови инфицированного человека делало их по-прежнему смертельными. В настоящее время отсутствуют экспериментальные данные о патогенности старых штаммов Y. pestis, что затрудняет оценку их способности вызывать эпидемии. Нельзя исключить, что на начальных этапах развития инфекции она вызывала лишь локальные вспышки, к тому же человека из Рилюкалнса похоронили с осторожностью — как и трех других, у которых не обнаружили признаков возбудителя чумы.
Возможно, умерший страдал септической формой чумы — инфекционным заболеванием крови, представляющим угрозу для жизни. Высокая концентрация бактерий в кровотоке, как правило, свидетельствует о сепсисе. Без применения антибиотиков это, вероятно, закончится летальным исходом. Возможно, с ростом городов данная бактерия стала более агрессивной и подверглась мутациям, необходимым для передачи через блох, чтобы затем распространяться и сохраняться в человеческой популяции. Скорее всего, Y. pestis потребовался длительный период адаптации, прежде чем он достиг той точки, в которой стал чрезвычайно заразным», — подытожили ученые.