一個國際研究小組使用從6500年前的人類骨骼中回收的沙門氏菌基因組，闡明了人類病原體的進(jìn)化過程，并提供了第一個古老的DNA證據(jù)，以支持這一假設(shè)，即從覓食向農(nóng)業(yè)的文化過渡促進(jìn)了人類的出現(xiàn)。人類適應(yīng)的病原體一直持續(xù)到今天。

新石器時代的革命以及相應(yīng)的向農(nóng)業(yè)和牧民生活方式的轉(zhuǎn)變，代表了人類歷史上最重大的文化轉(zhuǎn)變之一，長期以來一直被認(rèn)為這可能也為人類適應(yīng)性疾病的出現(xiàn)提供了機(jī)會。馬克斯·普朗克人類歷史科學(xué)研究所的費利克斯·米·基，亞歷山大·赫比格和約翰內(nèi)斯·克勞斯領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究發(fā)表在《自然生態(tài)與進(jìn)化》上，研究了在整個歐亞大陸挖掘出的人類遺骸，并重建了八種古老的腸沙門氏菌?；蚪M-現(xiàn)代沙門氏菌多樣性更大的相關(guān)群體的所有部分。這些結(jié)果闡明了過去可能嚴(yán)重危害健康的因素，并揭示了這種細(xì)菌病原體在6500年的時間內(nèi)是如何進(jìn)化的。

尋找古代病原體

大多數(shù)病原體不會對骨骼造成任何持久影響，這可能會使科學(xué)家難以確定受影響的考古遺跡。為了識別過去的疾病并重建其歷史，研究人員轉(zhuǎn)向了遺傳技術(shù)。使用最新開發(fā)的稱為HOPS的細(xì)菌篩選管道，Key及其同事能夠克服在宏基因組學(xué)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)古老病原體的許多挑戰(zhàn)。

研究人員總共篩選了2739具古代人類遺骸，最終重建了8個沙門氏菌基因組，這些沙門氏菌基因組的歷史可追溯到6500年，是迄今為止最古老的細(xì)菌基因組。這凸顯了古代病原體研究領(lǐng)域的固有困難，因為通常需要數(shù)百個人體樣本才能恢復(fù)單個微生物基因組。本研究中的基因組是通過從死者的牙齒上采集樣本來恢復(fù)的。這些古代人的牙齒中存在腸炎鏈球菌，這表明他們在死亡時正遭受系統(tǒng)性疾病的折磨。

對遺體進(jìn)行研究的個人來自俄羅斯到瑞士，代表不同的文化群體，從晚期的狩獵者，采集者，游牧民到早期的農(nóng)民。赫比格解釋說：“時間，地理和文化的廣泛范圍使我們第一次能夠利用分子遺傳學(xué)將病原體的進(jìn)化與人類新生活方式的發(fā)展聯(lián)系起來。”

“新石化過程”為病原體進(jìn)化提供了機(jī)會

主要作者Felix M. Key說：“古老的宏基因組學(xué)為人類疾病的過去提供了前所未有的窗口。”前馬克斯·普朗克人類歷史科學(xué)研究所和現(xiàn)在的麻省理工學(xué)院教授。“我們現(xiàn)在已經(jīng)有了分子數(shù)據(jù)，以了解數(shù)千年前的病原體的出現(xiàn)和傳播，令人激動的是我們?nèi)绾卫酶咄考夹g(shù)來解決關(guān)于微生物進(jìn)化的長期存在的問題。”長期以來，人們一直認(rèn)為，隨著家養(yǎng)動物的引入，與人和動物排泄物的接觸增加以及活動性的巨大變化，“新石器時代”(一種向久坐的農(nóng)業(yè)生活方式的過渡)使病原體的暴露更加持久和反復(fù)因此出現(xiàn)了新疾病。但是，在本研究之前，尚無直接的分子證據(jù)。

人，豬和副傷寒C的起源

研究人員能夠確定所有六個沙門氏菌基因組恢復(fù)從牧民和農(nóng)民祖細(xì)胞株特異性感染人類，但難得的是今天，丙型副傷寒。但是，那些古老的沙門氏菌可能尚未適應(yīng)人類，而是感染了人類和動物，這表明與新石器時代有關(guān)的獨特文化習(xí)俗促進(jìn)了這些祖細(xì)胞的出現(xiàn)和隨后人類特異性疾病的出現(xiàn)。以前有人建議這種沙門氏菌大約在4000年前從家養(yǎng)豬傳播到人類，但是在5000年前在人類中發(fā)現(xiàn)祖細(xì)胞株表明它們可能已經(jīng)從人類傳播到了豬。然而，作者們提出了一個更為溫和的假設(shè)，即人和豬的沙門氏菌都可以在人類與動物緊密接觸的允許環(huán)境中獨立于非特異性祖細(xì)胞而進(jìn)化。

馬克斯·普朗克研究所所長約翰內(nèi)斯·克勞斯說：“古代DNA令人著迷的可能性使我們能夠檢查過去的傳染性微生物，這有時使人們關(guān)注當(dāng)今大多數(shù)人都不認(rèn)為是主要健康問題的疾病。”人類歷史科學(xué)。

當(dāng)前的研究使科學(xué)家們能夠?qū)@種疾病隨著時間的推移以及在不同的人類文化背景下的變化獲得一種觀點。凱說：“我們開始了解沙門氏菌宿主適應(yīng)的遺傳學(xué)，我們可以將這些知識轉(zhuǎn)化為對人類和動物適應(yīng)疾病的出現(xiàn)的機(jī)械理解。”

科學(xué)家們希望當(dāng)前的研究能夠闡明這些方法的可能性，并且希望未來的研究將進(jìn)一步研究人類文化進(jìn)化影響并驅(qū)動人類適應(yīng)性疾病進(jìn)化的方式。