Овца возрастом 4000 лет помогла разгадать одну из самых смертоносных загадок в истории.
Ученые, исследующие древнюю загадку, обнаружили первые доказательства того, что штамм чумы бронзового века поражал не только людей, но и скот.
В Средние века разрушительная вспышка чумы уничтожила примерно треть населения Европы. Болезнь распространилась, когда блохи, переносившие бактерию Yersinia pestis, перешли от зараженных крыс к людям, вызвав то, что стало известно как Черная смерть.
За тысячи лет до этого, в бронзовом веке, около 5000 лет назад, появилась другая форма Y. pestis. Этот древний штамм поражал человеческие популяции по всей Евразии почти 2000 лет, прежде чем исчезнуть. В отличие от более поздней средневековой версии, он не мог передаваться через блох, что оставляло ученых в недоумении относительно того, как ему удавалось сохраняться и распространяться по такой обширной территории так долго.
Теперь исследователи обнаружили важную зацепку. Международная группа исследователей, в которую входит археолог из Университета Арканзаса Тейлор Гермес, выявила первый известный случай заражения животного чумой бронзового века. Группа обнаружила ДНК Y. pestis в останках одомашненной овцы, жившей около 4000 лет назад в Аркаиме, укрепленном поселении в Южном Урале, на территории современной России, недалеко от границы с Казахстаном. Это открытие помогает объяснить, как древняя чума могла распространяться по континентам.
Исследование было опубликовано в журнале Cell. В работе также принимали участие специалисты из Гарвардского университета и ведущих исследовательских институтов Германии, России и Южной Кореи.
Удачное открытие
Гермес является одним из руководителей крупного, продолжающегося исследования ДНК древнего скота. Анализируя ДНК в костях и зубах животных, Гермес и его коллеги отслеживают, как одомашненные коровы, козы и овцы распространились из Плодородного полумесяца по всей Евразии и дали начало кочевым обществам и империям.
«Когда мы исследуем ДНК скота в древних образцах, мы получаем сложную генетическую смесь загрязнений», — сказал Гермес. «Это серьезное препятствие для получения четкого сигнала о конкретном животном, но это также дает нам возможность искать патогены, которые заражали стада и их работников».
Исследование носит высокотехнологичный и трудоемкий характер. ДНК хозяина необходимо отделить от всей остальной ДНК в образце. Организмы, обитавшие в окружающей почве, где были захоронены кости и зубы, оставляют свою собственную ДНК. Сами исследователи загрязняют образцы ДНК из своей слюны и клеток кожи. Извлеченные фрагменты ДНК часто имеют длину всего 50 пар оснований. Для сравнения, полная нить человеческой ДНК содержит более 3 миллиардов пар оснований.
Останки животных также редко сохраняются так же хорошо, как человеческие останки, которые обычно тщательно захоронены. Высокая температура при приготовлении туш животных и остатки, оставленные в мусорных кучах и подверженные воздействию окружающей среды, разрушают генетический материал.
Анализируя образцы домашнего скота, извлеченные из Аркаима в 1980-х и 1990-х годах, Гермес и его коллеги обнаружили, что кость овцы содержит ДНК Yersinia pestis.
«Это стало тревожным сигналом для моей команды. Это был первый случай, когда мы извлекли геном Yersinia pestis из образца нечеловеческого происхождения», — сказал Гермес. «Мы были особенно рады, потому что Аркаим связан с синташтской культурой, известной ранним коневодством, впечатляющим бронзовым оружием и значительным генетическим обменом в Центральной Азии».
Следующий вопрос, на который нужно ответить:
Ученые обнаружили многочисленные примеры идентичных штаммов чумы бронзового века у людей, живущих за тысячи километров друг от друга. Как болезнь распространилась так широко?
«Это должно было быть нечто большее, чем просто перемещение людей. Наши чумные овцы дали нам прорыв. Теперь мы видим в этом динамическое взаимодействие между людьми, домашним скотом и неким пока не идентифицированным «естественным резервуаром», которым могут быть грызуны на лугах евразийской степи или перелетные птицы», — сказал Гермес.
Естественный резервуар — это животное, которое переносит бактерии, но не заболевает от них. В Средние века резервуаром были крысы, а переносчиком Y. pestis — блохи. Сегодня летучие мыши часто являются естественным резервуаром таких патогенов, как вирус Эбола и вирус Марбург.
Для продолжения этой работы Гермес получил пятилетний грант от немецкого Общества Макса Планка в размере 100 000 евро на раскопки образцов человеческих и животных на Южном Урале, недалеко от Аркаима. Он будет искать больше примеров заражения Y. pestis.
Бронзовый век был временем, когда люди синташтской культуры начали содержать большие стада скота, а также впервые хорошо научились ездить верхом на лошадях. Чума бронзового века, вероятно, стала результатом более тесного контакта с животными и частого перемещения их в районы, где они могли подвергнуться воздействию источника инфекции. Несмотря на то, что это произошло тысячи лет назад, Гермес считает, что древняя чума преподает нам уроки сегодня.
Когда мы вторгаемся в природную среду с новыми экономическими потребностями, это может иметь смертельные последствия. Мы должны ценить хрупкие внутренние механизмы экосистем, которые мы можем нарушить, и стремиться к сохранению баланса.
«Важно проявлять больше уважения к силам природы», — сказал он.
