Обычно чуму представляют как болезнь Средневековья — ту самую «черную смерть», которая пришла с крысами и блохами в тесные европейские города. Считалось, что для настоящих эпидемий нужны плотное население, сельское хозяйство и подходящие переносчики. Такие условия вроде бы начали складываться лишь с появлением первых цивилизаций.
Но анализ древней ДНК постепенно меняет эту картину. Оказывается, серьезные вспышки инфекции могли происходить и гораздо раньше, в совсем других обстоятельствах — среди небольших подвижных групп людей, которые еще не знали земледелия и не строили больших поселений. Давайте разбираться.
Что произошло
Вдоль реки Ангары, всего в нескольких десятках километров от Байкала, археологи давно исследуют несколько древних кладбищ, оставленных местными общинами охотников и собирателей. Они вели подвижный образ жизни: охотились, ловили рыбу, собирали растения и, среди прочего, добывали сурков — и на мясо, и ради теплых шкур. Между группами существовали постоянные связи через браки и обмен, поэтому отдельные семьи иногда хоронили своих умерших на расстоянии десятков километров друг от друга. В могилах находят глиняные горшки, каменные орудия труда и костяные наконечники — вещи, которые сопровождали человека в последний путь.
Одно из кладбищ, которое особенно выделяется — Усть-Ида. Радиоуглеродное датирование показало, что большинство людей здесь были похоронены примерно в одно и то же время. Среди погребенных оказалось неожиданно много детей примерно семи–одиннадцати лет. Многие умершие лежали в общих могилах, иногда по двое-трое. После генетического анализа выяснилось, что в них нередко оказывались родственники: в одной могиле, например, нашли мальчика, его тетю и племянницу. Несмотря на большое число смертей, выжившие хоронили умерших с соблюдением привычных обрядов.
Также выяснилось, что большинство погребений относится примерно к одному периоду, а отсутствие следов насилия исключает очевидные причины смерти. Все это указывало на крупное событие, затронувшее сразу несколько возрастных групп.
Методы поиска древней инфекции
Чтобы разобраться, что именно происходило, ученые взяли образцы из корней зубов 46 человек с 4 разных кладбищ. Корни зубов хорошо сохраняют следы древних инфекций: при жизни через пульпу проходят кровеносные сосуды, поэтому ДНК возбудителей, циркулировавших в крови, может сохраняться там тысячи лет. Затем образцы измельчили, обработали химическими реагентами и применили метод дробного секвенирования, при котором считываются случайные фрагменты всей содержащейся в образце ДНК. С помощью такого метода можно обнаружить даже следовые количества генетического материала патогенов.
В Усть-Иде следы бактерии обнаружили у 11 из 31 исследованного. Это очень высокая доля — сопоставимая с той, что находили в известных массовых захоронениях гораздо более позднего времени. Такой же вариант бактерии обнаружили и на другом кладбище, расположенном в 37 км, что говорит о том, что вспышка затронула сразу несколько соседних общин.
Полные или почти полные геномы удалось собрать из нескольких образцов. В сочетании с радиоуглеродным датированием и анализом родства это позволило восстановить картину произошедшего. Выяснилось, что многие зараженные принадлежали к одним и тем же семейным линиям, а следы инфекции присутствовали у значительной части умерших. Благодаря этому исследователи смогли оценить масштаб вспышки и сравнить найденный штамм с более поздними вариантами бактерии. А еще выяснили, чем самый древний известный вариант чумы отличался от возбудителей последующих эпидемий.
Что за возбудитель и почему он был опасен
Штамм, который нашли в Прибайкалье, оказался самым древним из всех известных на сегодня вариантов Yersinia pestis. Он появился всего через несколько сотен лет после того, как этот вид отделился от близкого родственника — Yersinia pseudotuberculosis. Из этого следует, что бактерия чумы возникла ориентировочно 5 700 лет назад или даже раньше.
Интересно, что у этого раннего варианта штамма отсутствовали гены, которые обычно связывают с передачей через блох и с образованием бубонов. Не было, в частности, гена мышиного токсина иерсиний, помогающего бактерии выживать в блохе. Не было и набора генов, ответственных за типичное бубонное увеличение лимфоузлов. Тем не менее инфекция оказалась крайне опасной, поскольку включала «коктейль» других факторов вирулентности, включая ген суперантигенного токсина. Он вызывает сильную реакцию иммунной системы — своего рода цитокиновый шторм. Поэтому особенно высокой смертность была среди детей и подростков, иммунная система которых до конца еще не сформирована. Взрослые старше двадцати лет, наоборот, погибали реже — картина, которая позже повторялась и в средневековых вспышках.
Скорее всего, болезнь распространялась преимущественно воздушно-капельным путем — то есть в форме, похожей на тяжелую пневмонию. Что объясняет быстрые семейные кластеры смертей и то, что инфекция смогла охватить людей из разных, но взаимодействовавших групп. Первоначальный переход к человеку, судя по всему, произошел от сурков — животных, которых активно добывали в этом регионе. Близкий контакт при разделке туши или употреблении мяса мог стать первой точкой входа для бактерии, а дальше она уже передавалась от человека к человеку.
Что открытие говорит о прошлом инфекций и человеке
Крупные вспышки чумы могли происходить задолго до появления первых городов и земледелия. А для распространения инфекции оказалось достаточно небольших подвижных общин, которые поддерживали контакты друг с другом.
Изучение древних вариантов штаммов помогает понять, какие комбинации генов вирулентности оказываются устойчивыми в природе. Так выяснилось, что черты, которые долгое время казались типичными для чумы, появились позже. Хоть их и не было в раннем штамме, он все равно был смертельно опасен — особенно для детей. Так что граница между инфекциями гораздо более размытая, чем казалось раньше.