Как скотоводство и земледелие древнего человека привело к новым болезням

Ученые из Института эволюционной антропологии общества Макса Планка (Германия) представили первую древнюю ДНК, которая связывает распространение сельскохозяйственной культуры в Древней Евразии с появлением адаптированных к человеку патогенных микроорганизмов.

Исследователи изучили человеческие останки, найденные в Западной Евразии, и реконструировали восемь древних геномов бактерии Salmonella enterica. Результаты показывают, что эти бактерии, вероятно, являлись серьезной проблемой для здоровья человека в прошлом, и дают представление о том, как этот бактериальный патоген эволюционировал в течение 6500 лет.

В поисках древних возбудителей

Большинство патогенных микроорганизмов длительно не влияют на скелет. Чтобы обнаружить древние заболевания и восстановить их историю, исследователи обратились к генетическим методам. С помощью недавно разработанного бактериального скрининга HOPS ученые смогли обнаружить древние патогены.

«Благодаря нашим недавно разработанным методам мы смогли просканировать тысячи археологических образцов на наличие следов ДНК сальмонеллы», – отметил Александр Хербиг, один из авторов исследования. Ученые провели скрининг 2739 древних человеческих останков и реконструировали восемь геномов сальмонелл до 6500 лет. 

Это подчеркивает трудоемкость исследования древних патогенов, поскольку сотни образцов человеческих останков необходимы для восстановления всего лишь одного микробного генома. Геномы в текущем исследовании были восстановлены из образцов зубов умерших. Наличие S. enterica в зубах древних людей предполагает, что они умерли от системного заболевания в момент смерти.

Люди, чьи останки были исследованы, вероятно, направлялись из России в Швейцарию, и представляли собой различные культурные группы – от поздних охотников-собирателей до кочевых скотоводов и ранних земледельцев.

«Такой широкий спектр во времени, географии и культуре позволил нам впервые применить молекулярную генетику, чтобы связать эволюцию патогена с развитием нового образа жизни человека», – пояснил А. Хербиг.

«Неолитизация» предоставила возможность патогенам эволюционировать

С появлением одомашненных животных, увеличением контакта с экскрементами и человека,  и животных, а также резким изменением образа жизни, уже давно выдвигается гипотеза о том, что «неолитизация» – переход к оседлому образу жизни из-за сельского хозяйства – обеспечивает постоянное и повторяющееся воздействие патогенов, и, как следствие, появление новых болезней.

Теперь у ученых появились молекулярные данные, чтобы понять возникновение и распространение патогенов тысячи лет назад.

Они определили, что все восемь геномов сальмонеллы, полученных из останков, являются прародителями штамма, который специфически заражает людей, но редко встречается сегодня, – Paratyphi C. 

Однако эти древние сальмонеллы, вероятно, еще не были адаптированы к людям и инфицировали и человека, и животных. Это свидетельствует о том, что культурные обычаи, связанные с неолитизацией, способствовали возникновению штаммов-предшественников и появлению болезней человека. 

Ранее предполагалось, что этот штамм сальмонелл распространился от одомашненных свиней к людям около 4000 лет назад, но обнаружение штаммов-предшественников у людей более 5000 лет назад предполагает, что они могли распространяться от людей к свиньям. Авторы приводят также доводы того, что сальмонеллы человека и свиньи могли развиваться независимо от неспецифических предшественников при тесном контакте человека с животным.

«С помощью древней ДНК возможно исследовать патогенные микроорганизмы в прошлом и находить болезни, которые большинство людей сегодня не считают серьезной проблемой для здоровья», – отметил Йоханнес Краузе, соавтор исследования.

Это исследование помогает ученым получить представление об изменении болезней с течением времени и в различных культурах.