DNA测序发现,几千年前的乙肝病毒和如今大为不同

7,000年前,在如今位于德国中部的一个山谷中,一名年轻男子倒地死亡。他大概25到30岁,很可能是农夫。他年纪轻轻就去世的原因不得而知。但现在,强大的基因工具挖出了一条诱人的线索:一种病毒的DNA片段。那种病毒在几千年前感染了他的肝脏。

这是有史以来得到直接测序的最古老病毒,打开了一扇窥视史前时期的新窗户。十年来,在几千年前的牙齿和骨骼中发现的古人DNA改变了过去的研究。之后,在那些牙齿和骨骼中发现的古代细菌(比如麻风病和瘟疫)DNA改变了过去的流行病研究。病毒是顺理成章的下一个。它们的基因组很小,其结构有时维持不了太久。

此前,没人曾对好几百年前的病毒进行过直接测序。但现在,两支彼此独立的研究团队报告称,他们在几千年前欧亚人的牙齿中发现了乙肝病毒。这从侧面说明了古代DNA研究领域的发展速度有多快。

其中一支研究团队由德国的本·克劳斯-基奥拉(Ben Krause-Kyora)和约翰内斯·克劳泽(Johannes Krause)领导,他们对三个古代人身上的病毒进行了测序,包括7,000年前的那个人,另外两个人的年代分别是5,000年前和1,000年前。

他们的研究发表于预印本网站bioRxiv(研究人员在该网站上发表尚未经过同行评审的论文早期版本)。另一支研究团队由哥本哈根大学的斯克·威勒斯列夫(Eske Willerslev)领导,他们的研究发表于《自然》杂志。他们在青铜时代(公元前2500年)至中世纪的12个人类个体身上发现了乙肝病毒基因序列。

乙肝病毒感染了7,000年前那个人的肝脏,并进入血液,流经全身,最后渗透骨骼和牙齿,由此才得以保存至今。

几千年前的乙肝病毒都非常奇怪。它们看起来不太像如今人类身上的乙肝病毒,更像是非洲黑猩猩和大猩猩身上的乙肝病毒。两项研究在西欧(从德国到波兰、从7,000年前到3,800年前的古人)发现的五类乙肝病毒皆是如此。

不管是哪类乙肝病毒在几千年前肆虐西欧,似乎如今都已经在人类身上灭绝,但存在于非洲黑猩猩和大猩猩身上。是人类把乙肝病毒传染给了猩猩,还是反过来?乙肝病毒跨越了世界上的哪些地方?

而根据威勒斯列夫的研究,在中亚发现的古代乙肝病毒类似于在如今全球各地人类身上发现的乙肝病毒,无论是西欧、加勒比海还是西非。它们为什么迥异于同一时期西欧的乙肝病毒?

“这两篇论文非常令人感兴趣,”研究乙肝病毒起源和进化的多尔蒂研究所病毒学家玛格丽特·利特尔约翰(Margaret Littlejohn)说,“但我们觉得论文使我们产生了更多的疑问而不是答案。”

古人DNA也同样令人困惑。相关证据违背了“走出非洲”假说,即认为人类离开非洲,陆续迁移到其他大陆。实际上,古人DNA显示,不同的人类种群可能在不同的时间离开非洲,有的甚至返回非洲。在地球上的大多数地方,当地群体被其他群体取代。其他种群遇到死胡同,走向灭绝。乙肝病毒似乎也经历了同样的过程。

其中一项研究的作者基奥拉说,真正令人吃惊的是古代乙肝病毒谱系的多样性。如今的乙肝病毒多样性远远不及。

另一项研究的首席作者威勒斯列夫说,以前的这种多样性可能是科学家预测乙肝病毒未来演变的一条线索。“它提供了以前乙肝病毒可能发生过的变异目录,其中的一些变异可能卷土重来,”他在新闻发布会上说。世界各地的肝炎流行率大为不同(从英国的0.01%到南苏丹的22.38%),但总的来看,肝炎并发症每年导致近90万人死亡。

没有参与研究的古代DNA研究员亨德里克·波纳尔(Hendrik Poinar)说,最后甚至有可能重现这些古代乙肝病毒,并在老鼠身上进行测试,看看它们到底会产生什么影响。古代乙肝病毒是更加凶恶还是更加温和?它们是否有完全不同的病程?

威勒斯列夫和基奥拉的团队都选择研究乙肝病毒是出于同样的原因:这种病毒的遗传物质由DNA而非RNA组成,因此有可能适用标准的古代DNA测序方法。乙肝是慢性感染,这意味着乙肝病毒会滞留在体内,包括古代DNA研究人员分析的骨骼和牙齿。

但现在,他们把目光对准了其他病毒:疱疹,症状类似感冒的腺病毒,痘病毒。病毒基因组的提取更为繁难,因为病毒DNA片段存在于古代DNA序列的所谓“废品”中。科学家对古代DNA进行测序时,实际上是一次性检测出样本中的所有DNA序列(人类、细菌、病毒)。然后,他们把一个个DNA片段拼凑起来,像拼拼图一样。

如果你只对人类的DNA感兴趣,就意味着抛弃细菌和病毒的DNA。现在,科学家意识到,“废品”可能也会让人们有所发现。

说人类DNA能揭示早已死亡者的身份,而病毒DNA可以揭示他们的生存方式,他们遭受的痛苦,或许还有他们死亡的原因。病毒DNA也可能揭示种群之间的接触——传染疾病,但没有杂交。

威勒斯列夫说,他们正回过头去,在以前只分析人类DNA的老样本中寻找病毒DNA。“我敢说,10%的人类样本中存在某种有害病毒。我们在研究牙齿的时候发现,大约50%的个体都患有口腔感染,这可能不会致命,但也不是好事,”他说,“此类研究发现,很多古人疾病缠身。这无疑打破了我对青铜时代的浪漫幻想。”

翻译 | 于波;校对 | 其奇

来源 | The Atlantic