古罗马骨骼中的古代疟疾基因组暗示了该疾病的历史

来自古罗马遗骸的基因信息正在帮助揭示疟疾如何随着人类的迁徙和进化而移动和演变

Plasmodium falciparum microscopic image.

疟疾是一种地方性疾病,由血孢子寄生虫(恶性疟原虫)引起,通过雌性按蚊叮咬将血液传播给人类。

BSIP SA/阿拉米库存照片

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研究人员对一个古罗马骨骼中最致命的疟疾类型的线粒体基因组进行了测序。他们表示,研究结果可能有助于解开欧洲疟疾的历史。

在古代人类遗骸中很难找到疟疾的迹象,而且来自引起疟疾的寄生虫疟原虫的DNA在其中很少出现。因此,直到现在,还没有二十世纪之前最致命的物种恶性疟原虫的完整基因组序列。“恶性疟原虫半个世纪前在欧洲被消灭,来自欧洲寄生虫(古代或近期)的遗传数据一直是了解人类如何在全球范围内转移寄生虫的难题中难以捉摸的一部分,”在马萨诸塞州波士顿的哈佛大学陈曾熙公共卫生学院研究疟疾寄生虫和蚊子媒介基因组学的丹尼尔·内夫西说。

疟疾长期以来一直是人类死亡的主要原因。“随着近几百年来奎宁等治疗方法的发展,[人类和疟疾]似乎正在共同进化,”西班牙巴塞罗那进化生物学研究所的古基因组学家卡莱斯·拉卢埃萨·福克斯说。“发现古代、前奎宁疟原虫的基因组很可能会揭示它们如何适应不同抗疟药物的信息。”


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古代病原体

据认为,有五种引起疟疾的疟原虫物种起源于非洲,时间在 50,000 到 60,000 年前,然后传播到世界各地。大多数研究人员都认为,它们至少在 2000 年前,即罗马帝国时期,就已到达欧洲。

恶性疟原虫“对人类历史和进化产生了重大影响”,内夫西说。“因此,了解不同的社会不得不与[它]打交道多久,以及人类的迁徙和贸易活动如何传播它,这一点尤为重要。”

研究人员可以从古代受感染者遗骸中提取的 DNA 中,收集关于寄生虫的起源、进化和毒力的有价值的信息。但很难知道在哪里寻找:并不总是清楚一个人是否感染了疟原虫,以及 DNA 是否可以被回收取决于它保存的完好程度。

在预印本服务器 bioRxiv 上发布的一篇预印本中,一个由维也纳大学的研究小组领导的研究团队鉴定出了第一个完整的恶性疟原虫线粒体基因组序列,该序列来自公元二世纪居住在意大利的罗马人 Velia-186 的骨骼。

在之前的一项研究中,Velia-186 中检测到了恶性疟原虫。最新预印本的作者从身体的牙齿中提取了寄生虫的 DNA,并能够识别出 5,458 个独特的遗传信息片段,他们将这些片段组合起来,得到了覆盖 99.1% 线粒体基因组的序列。他们还使用软件将该基因组与现代样本进行比较,发现 Velia-186 序列与印度现代菌株组密切相关。

由迁徙携带

研究人员表示,他们的发现支持了一种假设,即恶性疟原虫大约在至少 2000 年前从亚洲传播到欧洲。拉卢埃萨·福克斯说,印度的菌株“当时就已经存在于欧洲 [然后];因此,随着全球化事件(例如希腊时期,希腊人首次对其进行描述)的到来,似乎是合理的”。

内夫西说,这项工作是“技术上的杰作”,并且是对古代疟疾基因组学这一有限领域的有趣补充。但他补充说,应该谨慎解释结果,因为样本数量很少,并指出来自寄生虫细胞核(而不是其线粒体)DNA 的基因组序列“可能表明古代人类群体中寄生虫运动的故事更为复杂”。

拉卢埃萨·福克斯建议探索其他潜在的疟原虫 DNA 来源,例如旧骨头、古董医疗设备甚至博物馆中的蚊子标本。“整合来自这些异质来源的遗传数据将提供对该疾病的细致入微的看法,”他说。“看看我们能从过去关于这种病原体的菌株和传播中学到什么,这将很有趣。”

本文经许可转载,并于 2024 年 3 月 13 日首次发表

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