Геномы вируса оспы из Древней Руси и Западной Европы удлинили генетическую историю заболевания на 1000 лет

Исследованы геномы возбудителя натуральной оспы у древнего населения Северной Европы. Для четырех образцов получены практически полные геномные последовательности. Оказалось, что вирус эпохи викингов принадлежал к вымершей кладе вируса натуральной оспы, сестринской по отношению к более современным.

Изображение:

Скелет с острова Эланд (Швеция). Викинг, живший 1200 лет назад, был инфицирован вирусом оспы.

Credit: The Swedish National Heritage Board

Исследователи из разных стран проанализировали древние геномы возбудителя натуральной оспы — одной из самых опасных вирусных инфекций, только в ХХ векеубившей сотни миллионов людей. В конце ХХ века оспа была побеждена благодаря вакцинации; последний случай был зафиксирован в 1977 году.

Описания заразной болезни, похожей на оспу, были сделаны еще до нашей эры; есть находки костей с признаками оспы из Египта времен фараонов. Однако поскольку оспа редко поражает костную ткань, трудно получить прямые палеоанатомические свидетельства. До сих пор были секвенированы геномы штаммов вируса оспы возрастом до 360 лет, и последний их общий предок мог существовать в XVI–XVII вв. Таким образом, не существовало и прямых генетических подтверждений, что древние эпидемии, описанные в источниках, были именно оспой.

Международная группа под руководством вирусолога Терри Джонса из Института вирусологии клинического центра Шарите (Берлин) и палеогенетика Мартина Сикоры из университета Копенгагена вместе с Барбарой Мюлеман из Шарите провела поиск древних геномов вируса оспы. В исследовании приняли участие российские ученые — сотрудники НИИ и музея антропологии МГУ, истфака МГУ и Музея антропологии и этнографии им. Петра Великого (Санкт-Петербург).

Ученые выполнили высокопроизводительное секвенирование ДНК из костных фрагментов и зубов 1867 человек, живших в Евразии и Америке 31 630–150 лет назад, чтобы найти в них последовательности, сходные с геномом вируса натуральной оспы. Такие последовательности обнаружили у 13 индивидов. Как показали результаты радиоуглеродного датирования, 11 из них жили в 600–1050 гг. н.э. — период, включавший эпоху викингов. Для четырех из этих 11 реконструировали почти полные геномы вируса оспы. В результате генетическая история оспы стала длиннее на 1000 лет.

«Мы приняли участие в этом проекте, поскольку международная команда помимо генетического анализа населения эпохи викингов (основной проект, в котором работают ученые МГУ), решила проанализировать костные останки из тех регионов, где оспа была нередкой болезнью, и где викинги могли бывать, осваивая Северную Европу», –– сказала директор НИИ и музея антропологии МГУ академик Александра Бужилова, видный специалист в области палеопатологии.

В рамках исследования ученые МГУ работали с антропологической коллекцией Гнёздово – известного археологического комплекса X–XI веков, находящегося недалеко от современного Смоленска. Гнёздово было средневековым торговым центром, соединявшим Русь со странами Скандинавии (для одного из гнездовских образцов и была получена полная последовательность вирусного генома). Для обнаружения инфекции у народов Арктики, в частности, использовали коллекцию обдорских хантов XVIII-XIX вв. — оседлое население рыболовов, охотников и оленеводов из хранения Музея антропологии МГУ.

Одиннадцать древних последовательностей, восстановленных полностью или частично, попали в ныне вымершую кладу, сестринскую по отношению к более современным вирусам оспы, существовавшим до искоренения этой болезни, тогда как две последовательности XIX века группируются с современными. Предполагаемая дата существования последнего общего предка вирусов оспы человека с учетом новых данных —1700 лет назад.

У ортопоксвирусов (рода, к которому относится вирус оспы) количество функциональных генов обычно уменьшается при сужении диапазона хозяев. Действительно, геномы оспы эпохи викингов отличаются по этому признаку от современных. Три гена, активные во всех современных последовательностях, оказались неактивными во всех или некоторых древних геномах. В десяти генах, неактивных и в древних, и в современных геномах, инактивирующие мутации различны. Вероятно, у общего предка эти гены были активными, что предполагает параллельную эволюцию. Наконец, 14 генов, инактивированных в современных вирусах, активны в некоторых или во всех древних последовательностях, причем восемь из них кодируют известные факторы вирулентности или иммуномодуляторы. Таким образом, в процессе эволюции вируса оспы число активных генов явно снизилось.

Генетические данные, полученные в этом исследовании, в сочетании с ранними письменными данными об эпидемиях в южной и западной Европе говорят о том, что как минимум с конца VI века оспа на территории Европы присутствует повсеместно. Древние вирусы принадлежат к ранее неизвестной, ныне вымершей вирусной кладе, их эволюционный путь был иным, чем у современных вирусов. Различия в наборе активных генов, по-видимому, способствовали появлению вирусов оспы, способных широко распространиться в человеческой популяции, заключают авторы.

«Когда мы узнаем, как болезнь мутировала во времени, это дает нам возможность составить каталог мутаций, которые могут появиться в будущем: какие мутации и их комбинации делают такой патоген жизнеспособным и успешным? Если у них были эти мутации в прошлом, они, скорее всего, могут получить их снова. (…) Это один из немногих примеров, когда древние генетические исследования имеют прямое значение для современного и будущего здравоохранения», — говорит Мартин Сикора. Оспа побеждена, но в природе существуют родственные вирусы.

Источники

Barbara Mühlemann, et al. // Diverse variola virus (smallpox) strains were widespread in northern Europe in the Viking Age. // Science  24 Jul 2020: Vol. 369, Issue 6502, eaaw8977, DOI:  10.1126/science.aaw8977

Цитаты из пресс-релизов Копенгагенского университета и МГУ

Добавить в избранное

Вам будет интересно