Отступающую наполеоновскую армию добил не только сыпной тиф

Палеогеномика позволяет изучать историю патогенов, восстанавливая их геномы из останков давно умерших организмов. Авторы статьи в Current Biology проанализировали историческую ДНК, извлеченную из останков солдат Великой Армии Наполеона, которые погибли в 1812 году в ходе отступления из России в 1812 году. Две выявленные инфекции ранее не считались причиной массовой гибели этих солдат, однако анализ исторической ДНК позволил ученым получить прямое доказательство присутствия конкретных патогенов, что невозможно сделать, опираясь исключительно на исторические документы или симптомы.

В июне 1812 года Наполеон I собрал военную силу численностью 500-600 тысяч человек для вторжения в Россию. Отступление, начавшееся в октябре и продолжавшееся до декабря 1812 года, привело к потере почти всей армии. Историки сходятся во мнении, что причиной гибели около 300 000 солдат стали не столько боевые действия, сколько суровые условия русской зимы, голод и болезни.

Исторические свидетельства детально описывают болезни, поразившие солдат: тиф, дизентерия, диарея, лихорадки и пневмония. Сыпной тиф (Rickettsia prowazekii), переносчиком которого являются вши, долгое время считался основной причиной смерти от инфекций. Однако прошлые исследования давали неоднозначные результаты относительно сыпного тифа и окопной лихорадки (Bartonella quintana).

Для получения однозначных результатов исследователи повторно проанализировали останки солдат современными методами, чтобы точно установить возбудителей болезней, приведших к их гибели. Они отобрали 13 интактных зубов, каждый из которых принадлежал отдельному солдату, обнаруженному в массовом захоронении в Вильнюсе (современная Литва), где погибли тысячи отступающих. Зубы выбрали исходя из того, что корневая пульпа служит одним из наиболее надежных мест сохранения древней и исторической ДНК.
Ученые использовали подход, специально разработанный для выявления патогенов по геномным данным с ультранизким покрытием — для случаев, когда из образца удается получить лишь небольшое количество фрагментов ДНК возбудителя.

Они получили около 20 миллионов прочтений для каждого зуба. Эти прочтения классифицировали с использованием алгоритмов метагеномного скрининга (KrakenUniq) для поиска известных патогенов, включая 185 видов бактерий, патогенных для человека. Двумя наиболее вероятными кандидатами, соответствующими историческому контексту и симптомам, оказались Salmonella enterica и Borrelia recurrentis. Важно отметить, что на этом этапе авторы не нашли достоверных сигналов ни для R. prowazekii, ни для B. quintana.

Для подтверждения подлинности ДНК авторы применили строгие критерии соответствия признакам древней и исторической ДНК. Скрининг подтвердил, что распределение длин прочтений (в среднем 43–60 пар оснований) и характер повреждений ДНК (например, дезаминирование цитозина на концах нитей) соответствуют ожидаемым для подлинной бактериальной ДНК XIX века. Прочтения, картированные на эталонные геномы, дополнительно проверили алгоритмами BLASTN и MEGAN, чтобы отфильтровать фрагменты ДНК, которые могли принадлежать близкородственным, но непатогенным микроорганизмам.

Поскольку покрытие было очень низким (от 0,0003 до 0,14% для S. enterica и B. recurrentis соответственно), ученые применили метод эволюционного размещения (EPA-ng). Он позволяет определить наиболее вероятное положение древних штаммов на реконструированных филогенетических деревьях, даже при наличии минимального количества генетической информации.

Исследование выявило два ключевых результата относительно инфекционной среды, в которой погибали солдаты Наполеона. Авторы выявили генетический материал Salmonella enterica Paratyphi C — возбудителя паратифозной лихорадки. Этот материал был найден в образцах четырех солдат (YYY087A, YYY092B, YYY095A и YYY097B). Филогенетическое размещение с использованием алгоритма EPA-ng подтвердило, что эти штаммы принадлежат к серовару Paratyphi C, который имеет длительную историю циркуляции в Европе, будучи представленным в геномах, датируемых 14–16 веками.

Кроме того, ученые обнаружили ДНК Borrelia recurrentis, возбудителя возвратного тифа, переносимого платяными вшами, с высокой степенью достоверности в образце от одного солдата (YYY093A) и, возможно, еще в одном (YYY092B). Филогенетический анализ штамма YYY093A однозначно разместил его в базальной позиции относительно современных штаммов B. recurrentis и двух штаммов 14–15 веков. Также авторы выявили тесную генетическую связь между штаммом YYY093A, штаммом C11907 (XIII–XV вв.) и образцом Железного века C10416 (300–100 гг. до н.э.). Это позволило им предположить, что все три генома относятся к отдельной и довольно древней линии B. recurrentis, которая продолжала циркулировать на территории Европы вплоть до начала XIX века.

Начало формы Несмотря на то что тиф традиционно считался главным виновником, и его переносчик (платяная вошь) был найден среди останков, ученые не смогли обнаружить геномных последовательностей R. prowazekii (возбудителя сыпного тифа) или B. quintana (возбудителя окопной лихорадки). Авторы признают, что это не исключает их присутствия, но подчеркивают, что доказательства роли этих патогенов остаются неубедительными.

Полученные данные предлагают более сложный сценарий массовой гибели солдат Наполеона. Смерть наступила в результате совокупности факторов: истощения, холода и нескольких перекрывающихся инфекций, включая паратиф и возвратный тиф.

Паратиф (S. Paratyphi C), который передается через зараженную пищу или воду, вызывает лихорадку, диарею, боли в животе и слабость. Эти симптомы соответствуют историческим описаниям. В частности, один из врачей армии Наполеона, Ж.Р.Л. де К е ркхофф с, упоминал в своих записях об эпидемической диарее в Литве, связывая ее с употреблением в пищу большого количества соленых свекол и их сока.

Возвратный тиф, хотя и не всегда смертелен, мог значительно ослабить уже истощенных солдат. Тот факт, что в останках обнаружены возбудители инфекций, передающихся как через воду или пищу (паратиф), так и через вшей (возвратный тиф), указывает на крайне плохие санитарные условия в армии Наполеона во время отступления.

Это исследование является первым прямым генетическим доказательством того, что паратиф C и возвратный тиф способствовали гибели солдат армии Наполеона. Авторы подчеркивают, что хотя в анализ вошло ограниченное количество образцов (13 из более чем 3000 тел, захороненных на этом месте), их работа демонстрирует, что высокопроизводительное секвенирование исторической ДНК — мощный инструмент для анализа динамики болезней прошлого, способный идентифицировать патогены даже при наличии минимальных геномных данных. Дальнейший анализ большего числа образцов необходим для полного понимания спектра эпидемических заболеваний, затронувших наполеоновскую армию.

Появление возвратного тифа, переносимого вшами, совпало с распространением шерстяной одежды в древней Европе