Геном чумной палочки рассказал о распространении и происхождении Юстиниановой чумы

Ученые предположили, что возбудитель Юстиниановой чумы (первой пандемии этого заболевания, которая продолжалась 200 лет) постоянно находился в Европе или в Средиземноморье, даже между вспышками болезни. Предположительно, его родиной была Центральная Азия, северо-восток современного Китая или Киргизия, говорится в Proceedings of the National Academy of Sciences. 

Хотя палеогенетическая реконструкция показала, что люди болеличумой более пяти тысяч лет назад, первой зафиксированной пандемией заболевания, вызванного именно чумной палочкой (Yersinia pestis) стала Юстинианова чума (541–750 годы). Пандемия началась в Египте и распространилась в Восточном Средиземноморье, Европе и на Ближнем Востоке. Во время первой вспышки заболевания в 541–542 годах от него умерло около 25 миллионов человек (около 13 процентов населения планеты), а за все время пандемии — примерно 50 миллионов человек (четверть мирового населения того времени). 

Чтобы выяснить, каково было происхождение и распространение чумной палочки, вызвавшей первую пандемию, палеогенетики еще в 2013 году выделили ДНК бактерии из останков жертв заболевания и проанализировать ее геном. Они подтвердили, что пандемию действительно вызвала Y.pestis и отнесли ее к филогенетической линии 0, которая свидетельствовала о ее китайском или монгольском происхождении. 

Позднее Йоханнес Краузе (Johannes Krause) из Института мировой истории Общества Макса Планка Планка в Йене и его коллеги получилиболее подробную расшифровку генома Y.pestis (с кратностью покрытия 17,9). Они подтвердили ее принадлежность к группе 0. Также исследователи обнаружили в геноме бактерии несколько ранее не описанных мутаций в генах, предположительно, отвечающих за вирулентность. По мнению ученых, они могли придать бактерии свойства, которые способствовали ее распространению. 

В новом исследовании палеогенетики и археологи под руководством Краузе проанализировали останки 183 человек, живших в V–IX веках и похороненных на 21 средневековом кладбище в Испании, Франции, Германии, Австрии и Великобритании. Исследователям удалось секвенировать восемь геномов чумной палочки со средним покрытием > 4,5 и проанализировать их. 

Оказалось, что патогены встречались на территории современных Германии, Франции, Испании и Великобритании. Результаты филогенетического анализа показали, что это были разные, но близкородственные линии Y.pestis. Некоторые из них одновременно циркулировали в одном и том же месте. Часть штаммов бактерии появилась не в начале пандемии, а во время последующих вспышек заболевания. Вероятно, это свидетельствует о том, что во время пандемии в Европе были естественные резервуары, в которых сохранялись жизнеспособные патогены. Возможно, они находились на Иберийском полуострове и в Восточном Средиземноморье. Некоторые исследователи полагают, что на территории Европы уже в конце античности и в начале Средневековья водились черные крысы, которые распространяли чумную палочку. 

Авторы предположили, что вероятнее всего, родиной бактерии, от которой произошли возбудители первой пандемии чумы, были территории современного северо-западного Китая или Киргизии. «Линия, вероятно возникла в Центральной Азии за несколько сотен лет до начала первой пандемии. Но мы считаем, что текущих данных недостаточно для того, чтобы определить происхождение Юстиниановой чумы до того, как о ней впервые появились сообщения в 541 году в Египте», — объясняет ведущий автор исследования Марсель Келлер (Marcel Keller) из Тартусского университета. «Однако тот факт, что все геномы относятся к одной и той же линии, говорит о том, что возбудителя чумы не ввозили в Европу или Средиземноморье несколько раз. Он все это время сохранялся здесь». 

Авторы исследования обратили внимание на то, что в геноме наиболее «молодых» штаммов произошла делеция (потеря) довольно большого участка генома, в котором находились гены двух факторов вирулентности — белков, один из которых помогает бактерии попадать в клетки хозяйского организма, а другой усиливает ее рост. Интересно, что аналогичная мутация произошла в геномах чумной палочки, которые появились в конце второй пандемии чумы, в XVII-XVIII веках. Исследователи полагают, что мутация помогала патогенам справляться с иммунитетом людей или животных, и что она появилась в ходе конвергентной эволюции. 

Ранее генетики предположили, что родиной возбудителя Черной смерти — второй и самой смертоносной пандемии чумы — были Западный Урал или Центральная Азия. По-видимому, бактерия приезжала по караванным путям вместе с торговцами пушниной.