一个国际科学家小组分析了黑死病大流行的受害者和幸存者几个世纪以来的DNA,另外还确定了决定谁生存和谁死亡的关键基因差异。此外,他们还发现了自那时起我们的免疫系统的这些方面是如何继续演变的。

黑死病的起源在哪里发生的(黑死病塑造免疫基因进化)(1)

近期,科学家们分析并确定了保护一些人免受近700年前席卷欧洲、亚洲和非洲的毁灭性鼠疫大流行的基因。这项研究由来自麦克马斯特大学、芝加哥大学、巴斯德研究所和其他组织的研究人员进行,于10月19日发表在《自然》上。

研究人员报告称,曾经对黑死病提供保护的相同基因现在跟克罗恩病和类风湿性关节炎等自身免疫性疾病的易感性增加有关。

研究小组关注的是黑死病之前、期间和之后的100年时间,黑死病于13世纪中期到达伦敦。它仍是有史以来最大的人类死亡事件,在当时世界上一些人口最稠密的地方,有50%以上的人因此丧生。

研究人员从伦敦黑死病前死亡、死于黑死病或在黑死病中幸存的人的遗体中提取并筛选了500多个古代DNA样本--包括埋葬在1348-9年用于大规模埋葬的东史密斯菲尔德瘟疫坑中的人。另外,他们还从丹麦各地其他五个地方埋葬的遗体中提取了样本。

科学家们搜索了跟鼠疫有关的遗传适应的迹象,鼠疫是由耶尔森氏菌引起。

他们确定了四种被选择的基因,所有这些基因都参与了保护我们系统不受病原体入侵的蛋白质的生产,另外还发现这些基因的版本--等位基因,要么受到保护要么使人对鼠疫易感。

拥有一个特定基因(被称为ERAP2)的两个相同拷贝的人在大流行病中的存活率远远高于那些拥有相反拷贝的人,因为“好”的拷贝允许免疫细胞更有效地中和Y. pestis。

黑死病的起源在哪里发生的(黑死病塑造免疫基因进化)(2)

“当这种性质的大流行病--杀死30%到50%的人口--发生时,人类中必然会出现对保护性等位基因的选择,也就是说,对循环病原体易感的人将会屈服。即使是轻微的优势也意味着生存或通过之间的区别。当然,那些达到繁殖年龄的幸存者会将他们的基因传递下去,”进化遗传学家Hendrik Poinar解说道,他是《自然》论文的作者。

生活在黑死病时期的欧洲人最初非常脆弱,因为他们最近没有接触过耶尔森菌。在接下来的几个世纪里,随着大流行病的一波又一波发生,死亡率发生下降。

研究人员估计,拥有ERAP2保护性等位基因的人比没有的人更有可能存活下来,即40%至50%。

该论文的作者、芝加哥大学遗传医学教授人类遗传学家Luis Barreiro说道:“跟所选基因座相关的选择优势是人类有史以来最强烈的报告之一,其显示了单一病原体如何能够对免疫系统的进化产生如此强烈的影响。”

该团队报告称,随着时间的推移,我们的免疫系统已经进化到以不同的方式应对病原体,以至于在中世纪曾经是对抗瘟疫的保护性基因今天却跟自身免疫性疾病的易感性增加有关。这就是进化与我们的基因组之间的平衡行为。

巴斯德研究所耶尔森菌研究组组长兼世界卫生组织鼠疫合作中心主任Javier Pizarro-Cerda说道:“只有通过研究古代DNA、人类种群遗传学和活毒鼠疫耶尔森菌与免疫细胞之间互动的非常互补的团队之间的成功合作,这项高度原创的工作才有可能。”

“了解塑造人类免疫系统的动态是理解过去的大流行病如鼠疫如何导致我们在现代对疾病的易感性的关键,”Poinar说道。

这些发现则都是麦克马斯特大学古代DNA中心的研究生Jennifer Klunk和芝加哥大学的博士后Tauras Vigylas七年工作的结果,它们使我们得以前所未有地观察黑死病受害者的免疫基因。

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