DNA样本揭示了5500年前的疟疾感染病例

第一作者、马克斯-普朗克-哈佛大学古地中海考古科学研究中心博士研究员梅根-米歇尔说："虽然疟疾在今天主要是一种热带疾病，但就在一个世纪以前，病原体的传播范围覆盖了世界一半的陆地表面，包括美国北部、加拿大南部、斯堪的纳维亚半岛和西伯利亚的部分地区。疟疾的遗产就写在我们的基因组中：造成镰状细胞病等破坏性血液疾病的基因变异被认为在人类群体中持续存在，因为它们赋予了人类对疟疾感染的部分抵抗力"。

尼泊尔上穆斯坦地区随处可见古墓。图片来源：Christina Warinner

揭开疟疾起源之谜

两种最致命的疟疾寄生虫--恶性疟原虫 和间日疟原虫--的起源和传播仍然是个谜。疟疾感染在人类骨骼遗骸中没有留下明显的痕迹，历史文献中的少量记载也难以解读。然而，古 DNA 领域的最新进展显示，人类牙齿可以保留人死时血液中病原体的痕迹，这为研究考古记录中通常看不到的疾病提供了机会。

为了探索疟疾的神秘历史，一个由来自 80 个机构的研究人员组成的国际团队重建了 36 个疟疾感染者的古疟原虫全基因组数据，这些数据跨越了五大洲 5500 年的人类历史。这些古代疟疾病例为重建疟疾在全球、地区甚至个人范围内的传播及其历史影响提供了前所未有的机会。

尼泊尔上穆斯坦地区的商人和旅行者。图片来源：Christina Warinner

疟疾前往美洲之路

疟疾是当今美洲热带地区的地方病，科学家们长期以来一直在争论一种适应温带气候的疟疾物种--间日疟原虫（P. vivax）--是否可能是随着美洲大陆的人口迁徙经白令海峡到达美洲大陆的，或者是在欧洲殖民化之后到达美洲大陆的。

为了追踪寄生虫进入美洲的过程，研究小组分析了来自Laguna de los Cóndores（秘鲁安第斯山脉东部偏远云雾林中的一个高海拔地区）疟疾感染者的古老DNA。基因组分析显示，Laguna de los Cóndores的间日疟原虫菌株与古代欧洲间日疟原虫菌株非常相似，这有力地表明，欧洲殖民者在与美洲接触后的一个多世纪内将这一物种传播到了美洲。

"包括疟疾在内的传染病在战争、奴役和人口迁移的影响下愈演愈烈，在殖民时期对美洲原住民造成了严重破坏，有些地方的死亡率高达 90%，"共同作者、赫尔辛基大学和 MPI-EVA 的博士后研究员伊夫林-格瓦拉（Evelyn Guevara）说。

值得注意的是，研究小组还发现了 Laguna de los Cóndores 菌株与 400 至 500 年后现代秘鲁间日疟原虫种群之间的遗传联系。"除了表明疟疾迅速传播到今天相对偏远的地区之外，我们的数据还表明，病原体在那里繁衍生息，建立了一个地方病病灶，并产生了今天仍在感染秘鲁人的寄生虫，"合著者、MPI-EVA 和 MHAAM 的博士后研究员 Eirini Skourtanioti 说。

尼泊尔上穆斯坦地区。图片来源：Christina Warinner

军事行动与疟疾在欧洲的传播

殖民主义在疟疾传播中的作用在美洲显而易见，而在大西洋的另一端，研究小组发现了影响疟疾区域传播的军事活动。比利时梅赫伦圣隆布特哥特式大教堂的墓地毗邻近代早期欧洲第一所永久性军事医院（公元 1567-1715 年）。

通过古人类和病原体 DNA，在军事医院建成前埋葬的普通人群中发现了当地的间日疟病例，而在医院建成后埋葬的人群中则发现了毒性更强的恶性疟原虫疟疾病例。

"最有趣的是，我们观察到更多的疟疾病例发生在军队医院时期的非本地男性身上，"合著者、MPI-EVA 的博士后研究员 Federica Pierini 解释说。"我们还发现了几例感染恶性疟原虫的病例，恶性疟原虫在被根除之前曾在地中海气候条件下肆虐，但在此期间阿尔卑斯山以北并没有流行。"

这些致命病例出现在非本地男性身上，他们来自不同的地中海血统，很可能是在 80 年战争期间从意大利北部、西班牙和其他地中海地区征召的士兵，参加了哈斯堡的佛兰德斯军队。

MPI-EVA计算病原组学组长亚历山大-赫比格解释说："我们发现，在此期间，大规模的部队调动在疟疾传播中发挥了重要作用，这与今天欧洲温带地区所谓的机场疟疾病例类似。在我们这个全球化的世界里，受感染的旅行者将疟原虫 寄生虫带回疟疾已被根除的地区，而能够传播这些寄生虫的蚊子甚至会导致疟疾在当地持续传播。虽然今天欧洲的疟疾感染情况与 500 年前截然不同，但我们在人类流动性影响疟疾风险的方式上看到了相似之处。"

艺术家重建了 CHO001 的生活，CHO001 是本研究中分析的一位长途商人，他患有疟疾，被埋葬在尼泊尔 Chokhopani 遗址，时间约为公元前 800 年。前景描绘的是蓝毗尼省的农田，直到 21 世纪，该低地地区一直流行疟疾，卡利甘达基河横穿而过。卡利甘达基河的河道长期以来一直是尼泊尔的古代贸易路线。Chokhopani 位于右上方，坐落在发现 CHO001 陵墓的悬崖峭壁之间。画的中间部分描绘了 CHO001 与家人一起携带贸易物品，沿着崎岖的小路向科拉拉山口进发。他被火包围着，象征着他在低海拔地区感染恶性疟原虫后经历的周期性疟疾发烧。图片来源：Purna Lama，尼泊尔加德满都布达佛塔感恩中心

高海拔地区疟疾的意外发现

在世界的另一端，研究小组出人意料地在喜马拉雅高山上的 Chokhopani 遗址（约公元前 800 年）发现了已知最早的恶性疟原虫疟疾病例，该遗址位于尼泊尔 Mustang 地区的 Kali Gandaki 河谷沿岸。该遗址海拔 2800 米，远远超出了疟原虫和按蚊的栖息地范围。

合著者、哈佛大学人类学副教授兼 MPI-EVA 小组组长克里斯蒂娜-沃纳（Christina Warinner）说："乔科帕尼周围地区寒冷而干燥。寄生虫和能够传播疟疾的蚊子都无法在这种海拔高度生存。对我们来说，这提出了一个关键问题：Chokhopani人是如何感染疟疾并最终导致死亡的？"

人类基因分析表明，受感染者是当地男性，其基因适应高海拔地区的生活。然而，乔科帕尼和附近其他遗址的考古证据表明，这些喜马拉雅人积极参与远距离贸易。

合著者之一、加州大学默塞德分校荣誉特聘教授马克-阿尔登德费尔（Mark Aldenderfer）说："今天，我们认为这些地区地处偏远，交通不便，但事实上，卡利甘达基河谷是一条横跨喜马拉雅山的高速公路，连接着青藏高原上的人们和印度次大陆。从乔科帕尼墓室中出土的铜器证明，穆斯坦的古代居民是包括印度北部在内的更大交流网络的一部分，而且你不必走很远就能到达尼泊尔和印度德赖平原地势低洼、排水不畅的地区，那里如今是疟疾的流行区"。

研究小组认为，这个人很可能去了一个低海拔的疟疾流行地区，可能是为了贸易或其他目的，然后返回或被带回乔科帕尼，后来被埋葬在那里。古DNA揭示的细节为疟疾等传染病在过去的无数种传播方式提供了线索，这些传播方式导致了我们现在的疾病状况。

当今疟疾的持续挑战

如今，人类与疟疾的关系正处于十字路口。得益于灭蚊技术的进步和协调一致的公共卫生运动，疟疾死亡人数在2010年代达到了历史最低点。然而，抗疟疾药物寄生虫和抗杀虫剂病媒的出现有可能逆转几十年来取得的进展，而气候变化和环境破坏正在使新的地区易受疟疾病媒物种的影响。研究小组希望古DNA能为了解甚至对抗这一公共卫生威胁提供更多工具。

资深作者、马克斯-普朗克进化人类学研究所考古遗传学主任约翰内斯-克劳斯（Johannes Krause）说："我们第一次能够探索寄生虫的古老多样性，这些寄生虫来自欧洲等地区，而那里现在已经根除了疟疾。"

"我们看到了流动性和人口迁移在过去是如何传播疟疾的，正如现代全球化使无疟疾的国家和地区在今天很容易重新传播疟疾一样。我们希望，对疟疾等古老疾病的研究将为我们了解这些继续塑造着我们当今世界的生物提供一个新的窗口"。

编译自/ScitechDaily