Ciuma a fost letală în comunitățile de vânători-culegători din Siberia, mai devreme decât se credea
Genomurile antice din mormintele din Siberia dezvăluie că ciuma era deja letală în comunitățile mici de vânători-culegători, schimbând astfel concepțiile despre momentul și modul în care epidemii mortale au apărut pentru prima dată.
Un studiu recent publicat în revista Nature a analizat originile, modelele de transmitere, caracteristicile genetice și impactul mortalității infecțiilor timpurii cu Yersinia pestis în comunitățile preistorice de vânători-culegători din apropierea lacului Baikal, în Siberia.
Au avut loc epidemii devastatoare de ciumă cu mult înainte ca orașele, agricultura și așezările umane dense să apară? Ciuma este una dintre cele mai mortale boli infecțioase din istoria umană și este cel mai bine cunoscută pentru evenimentele precum Moartea Neagră.
Studiile anterioare de ADN antic au identificat tulpini timpurii ale ciumei în Europa preistorică, dar capacitatea lor de a provoca boli severe a rămas nesigură, deoarece le lipseau unele dintre genele de virulență asociate cu ciuma bubonică ulterioară. Înțelegerea modului în care tulpinile timpurii ale ciumei s-au răspândit poate ajuta la urmărirea evoluției transmisiei ciumei.
O echipă de cercetători a examinat rămășițele umane antice găsite în patru cimitire de vânători-culegători din apropierea lacului Baikal: Ust’-Ida I, Shumilikha, Bratskii Kamen și Serovo. Aceștia au utilizat secvențierea shotgun pentru a analiza ADN-ul a 46 de indivizi din Neoliticul târziu, acoperind două intervale de epidemii, 5520-5265 și 5315-4235 ani BP, cu cel mai probabil interval pentru faza ulterioară estimat la aproximativ 5050-4850 ani BP, pentru a genera date genetice, care au fost apoi examinate pentru prezența agenților infecțioși, concentrându-se în special pe identificarea Yersinia pestis.
Datările cu radiocarbon au fost realizate pentru a stabili cronologia înhumărilor și a fazelor epidemice. Datele genomice umane au fost, de asemenea, analizate pentru a reconstrui relațiile biologice dintre indivizi și a identifica grupurile familiale afectate de infecție. De asemenea, au fost efectuate analize de identitate prin descendență pentru a evalua modelele de rudenie, pe lângă examinarea structurii demografice a populației utilizând profilele de mortalitate pe vârstă și sex.
Cercetătorii au studiat evoluția patogenilor prin reconstruirea înregistrărilor genomice antice din indivizi infectați cu ciumă, comparând apoi rezultatele cu genomurile Yersinia preistorice și moderne. Au utilizat analize filogenetice împreună cu metode de dată bayesiană și comparații ale secvențelor genomice pentru a identifica relațiile evolutive și a stabili momentul apariției ciumei. Alte aspecte ale investigației au inclus examinarea genelor de virulență clasice ale ciumei, plasmidelor și variației pangenomice în jurul locusului ypm, precum și utilizarea metodelor pangenomice pentru a explora virulența tulpinilor antice. Înregistrările arheologice, practicile funerare și modelele de înhumare au fost folosite pentru a construi o imagine a efectului epidemiologic al ciumei asupra societăților de vânători-culegători.
Studiul a relevat o rată de detecție a infecției cu ciumă surprinzător de mare în rândul indivizilor analizați. Dovezi ale Yersinia pestis au fost detectate la 18 din 46 de indivizi, reprezentând o rată de detecție de aproximativ 39%. Indivizii infectați erau distribuiți în cele patru cimitire și aparțineau două faze epidemice distincte, separate de aproximativ patru până la șase secole. Datele sugerează că două faze epidemice documentate au afectat populațiile de vânători-culegători din jurul lacului Baikal, mai degrabă decât evenimente izolate.
Conform studiilor genomice, tulpinile din lacul Baikal au divergat ancestral din clada cunoscută de linii antice și moderne ale Yersinia pestis. Aceste tulpini au divergat înainte de toate liniile antice și moderne identificate anterior, ajutând la restrângerea originii ciumei la un moment anterior anului 5700 î.Hr. și indicând că bacteria a apărut înainte de aceasta.
Prin examinarea relațiilor genetice dintre oameni, cercetătorii au determinat că mulți dintre cei infectați făceau parte din familii strâns legate. Mai multe morminte care conțineau rude infectate, inclusiv frați, veri, un nepot și o mătușă, precum și grupuri de copii mici, erau situate aproape unele de altele, iar datele de radiocarbon modelate asociate acestor indivizi erau similare. Această grupare a infecțiilor familiale și gruparea după data de radiocarbon sunt consistente cu ipoteza că ciuma s-a răspândit rapid în cadrul comunităților pe o perioadă scurtă de timp. Datele au fost consistente cu o posibilă transmitere de la persoană la persoană, potențial prin transmitere pneumonică, fără a demonstra însă o rută specifică.
Modelele de mortalitate au oferit dovezi puternice, dar indirecte, că aceste epidemii au fost letale. Cele două cimitire cu multiple detecții de ciumă au prezentat o mortalitate infantilă neobișnuit de ridicată comparativ cu alte situri de înmormântare ale vânătorilor-culegători din regiune. Mortalitatea a atins un vârf în rândul copiilor cu vârste cuprinse între 7,5 și 11 ani, în timp ce decesele în rândul tinerilor adulți erau relativ rare. Profilurile demografice au diferit semnificativ de modelele de mortalitate așteptate în populațiile preistorice comparabile.
Examinarea genetică a patogenului a relevat că tulpinile antice nu aveau gena Yersinia murine toxin (ymt) și prophage-ul YpfΦ, ambele fiind importante pentru transmiterea clasică a ciumei bubonice prin purici. Totuși, tulpinile conțineau gena derivată din Yersinia pseudotuberculosis mitogen (ypm), care codează un superantigen puternic capabil să declanșeze răspunsuri imune excesive. Varianta ypm detectată era cea mai apropiată ca similaritate de secvență cu forma modernă ypmA, considerată a fi cea mai virulentă variantă cunoscută ypm, deși secvența antică diferea în trei poziții. Această descoperire ar putea ajuta parțial la explicarea mortalității disproporționat de ridicate observate în rândul indivizilor mai tineri, dar autorii notează că sunt necesare studii funcționale pentru a evalua impactul real al variantei.
Cercetătorii au identificat, de asemenea, caracteristici genetice ancestrale care au dispărut din liniile ulterioare ale ciumei, sugerând că ciuma timpurie avea o combinație unică de caracteristici în timpul tranziției de la Yersinia pseudotuberculosis la Yersinia pestis. Împreună, dovezile arheologice, demografice și genetice oferă un sprijin puternic pentru concluzia că aceste tulpini timpurii ale ciumei erau capabile să provoace boli severe și moarte, în ciuda absenței adaptărilor genetice asociate cu ciuma bubonică
