Seniausias žinomas maro protrūkis: 5 500 metų senumo DNR Sibire atskleidė ligos smūgį vaikams

Senovinė DNR prie Baikalo ežero atskleidė maždaug 5 500 metų senumo maro protrūkius

Pietryčių Sibire, netoli Baikalo ežero, archeologai jau seniai tyrinėjo vėlyvojo neolito medžiotojų ir rinkėjų kapinynus. Ypač keistai atrodė didelis vaikų ir paauglių kapų skaičius bei bendri kapai, kuriuose vienu metu buvo laidojami keli artimi giminaičiai. Dabar senovinės DNR tyrimas pasiūlė paaiškinimą: šias bendruomenes galėjo smarkiai paveikti maras.

Birželio 17 d. žurnale „Nature“ paskelbtame tyrime mokslininkai aprašė seniausius iki šiol žinomus maro protrūkius. Jie prasidėjo maždaug prieš 5 500 metų, keliais šimtais metų anksčiau nei iki šiol patikimai dokumentuoti didesni šios ligos protrūkiai.

Tyrėjai išanalizavo 46 vėlyvojo neolito žmonių palaikų senovinę DNR. Yersinia pestis - maro sukėlėjos - DNR aptikta 18 žmonių. Tai sudarė 39 proc. tyrime patikrintų palaikų iš paveiktų kapinynų.

Šio skaičiaus nereikėtų interpretuoti kaip įrodymo, kad maru buvo užsikrėtę 39 proc. visų tuo metu prie Baikalo gyvenusių žmonių. Tirti konkretūs kapinynai ir konkreti juose palaidotų žmonių imtis. Tačiau toks didelis bakterijos aptikimo dažnis senovinėje medžiagoje yra neįprastas ir kartu su laidojimo bei giminystės duomenimis rodo tikrą epideminį įvykį.

Maras aptiktas 4 kapinynuose, o protrūkiai kartojosi po kelių šimtmečių

Yersinia pestis pėdsakai rasti Šumilikhos, Ust-Ida I, Bratskij Kameno ir Serovo kapinynuose prie Angaros upės - pagrindinės iš Baikalo ištekančios upės. Šių bendruomenių žmonės vertėsi medžiokle, žvejyba ir laukinių išteklių rinkimu.

Genetiniai ir radioaktyviosios anglies datavimo duomenys parodė 2 atskiras maro fazes. Pirmoji prasidėjo maždaug prieš 5 500 metų, o antras protrūkis regioną pasiekė maždaug po 400–600 metų.

Pirmojo protrūkio aukų datos sutelpa į labai siaurą laikotarpį - maždaug kelis dešimtmečius. Atkūrę palaidotų žmonių giminystės ryšius, mokslininkai nustatė, kad mirties aplinkybės atitinka įvykį, vykusį trumpiau nei per vieną žmonių kartą.

Vien Ust-Ida I kapinyne bakterijos DNR rasta 11 iš 31 ištirto žmogaus. Daugiau nei pusė šio kapinyno laidojimų buvo bendri - viename kape gulėjo keli žmonės, o kapai neatrodė vėliau atidaryti papildomiems palaidojimams.

Tyrėjų vertinimu, toks radiokarboninių datų, giminystės ir bendrų laidojimų sutapimas atitinka katastrofiško mirtingumo epizodą.

Vaikų mirtingumas buvo neįprastai didelis, ypač maždaug 8–11 metų amžiaus grupėje

Vienas ryškiausių tyrimo rezultatų - mirusiųjų amžius. Ust-Ida I ir Bratskij Kameno kapinynuose mirtingumo kreivė smarkiai išsiskiria iš kitų to paties regiono priešistorinių kapinynų.

Didžiausias mirtingumas fiksuotas maždaug 7,5–11 metų vaikų grupėje. „Nature“ tyrimo autoriai ypač išskiria 8–11 metų vaikus, kurie, sprendžiant iš palaikų ir bakterijos DNR, galėjo patirti didžiausią protrūkio smūgį.

Kodėl būtent vaikai buvo tokie pažeidžiami, galutinio atsakymo nėra. Mokslininkai svarsto kelias galimybes. Suaugusieji galėjo būti persirgę ankstesnėmis infekcijomis ir įgiję tam tikrą imunitetą, tačiau duomenys neleidžia patvirtinti, kad protrūkiai kartojosi pakankamai dažnai.

Galėjo egzistuoti ir skirtinga amžiaus grupių sąveika su gyvūnais arba maistu. Dar viena hipotezė susijusi su vaikų imunine sistema ir specifinėmis šių senovinių Yersinia pestis atmainų savybėmis. Tyrime aptiktas ypm superantigeno genas, galintis sukelti labai stiprią imuninę reakciją, tačiau autoriai pabrėžia, kad jo realiam poveikiui priešistoriniams žmonėms nustatyti reikėtų papildomų funkcinių tyrimų.

Seniausias žinomas maras greičiausiai nebuvo toks pats kaip viduramžių Juodoji mirtis

Nors bakterija buvo Yersinia pestis, prieš 5 500 metų egzistavusi jos forma genetiškai skyrėsi nuo tos, kuri po tūkstantmečių sukėlė didžiąsias buboninio maro pandemijas.

Baikalo bakterijų genomuose nebuvo ymt geno. Šis genas yra svarbus Yersinia pestis gebėjimui išgyventi blusos žarnyne ir efektyviai plisti per blusų įkandimus. Būtent toks perdavimo mechanizmas vėliau tapo svarbus buboniniam marui.

Tyrėjai mano, kad ymt neturinčios ankstyvosios bakterijos negalėjo sukelti klasikinio blusų platinamo buboninio maro tokiu būdu, kokį siejame su XIV a. Juodąja mirtimi.

Tačiau tai nereiškė, kad senovinė bakterija buvo nepavojinga. Kapinynuose matomas mirtingumas rodo priešingai. Ankstyvosios Yersinia pestis atmainos galėjo sukelti septiceminę arba pneumoninę ligos formą.

Pneumoninis maras gali būti perduodamas nuo žmogaus žmogui kvėpavimo takų lašeliais. Tyrime aptiktas užsikrėtimas tarp artimų giminaičių ir galbūt vienu metu mirusių žmonių dera su tokiu perdavimo scenarijumi, nors tiksliai atkurti 5 500 metų senumo infekcijos grandinės neįmanoma.

Tyrėjai pagrindiniu pirminiu infekcijos šaltiniu įtaria Sibiro švilpikus

Baikalo regione iki šiol egzistuoja natūralūs Yersinia pestis židiniai, o vienas svarbiausių bakterijos rezervuarų yra Sibiro švilpikas - Marmota sibirica.

Istoriniai šaltiniai iš regiono aprašo vadinamąjį tarbaganų marą, susijusį su šių gyvūnų medžiokle. Žmonės galėdavo užsikrėsti lupdami sergančių gyvūnų kailį, dorodami skerdenas ar valgydami nepakankamai termiškai apdorotus organus.

Archeologiniai duomenys rodo, kad Baikalo regiono medžiotojai švilpikus naudojo jau priešistorėje. Ankstesniuose regiono kapuose randama jų dantų, naudotų kaip įkapės ar papuošalai.

Todėl tyrimo autoriai mano, kad seniausi protrūkiai galėjo prasidėti kaip zoonozė - bakterijai iš laukinių gyvūnų peršokus į žmones. Vėliau infekcija galėjo plisti tarp pačių žmonių.

Tačiau nėra tiesiogiai įrodyta, kad švilpikai buvo konkretus prieš 5 500 metų įvykusio protrūkio šaltinis. Tai pagrįsta hipotezė, jungianti dabartinę maro ekologiją, istorinius duomenis, archeologinius radinius ir bakterijos genetinę istoriją.

Radinys keičia požiūrį, kad epidemijoms pirmiausia reikėjo miestų, ūkininkavimo ir didelio gyventojų tankio

Ilgą laiką viena svarbių hipotezių infekcinių ligų istorijoje buvo siejama su neolito revoliucija. Žmonėms pradėjus gyventi didesnėse nuolatinėse gyvenvietėse, auginti gyvulius ir intensyviai ūkininkauti, atsirado sąlygos patogenams lengviau pereiti tarp žmonių bei gyvūnų.

Baikalo radiniai šį modelį komplikuoja. Ten gyvenę žmonės nebuvo tankiai susitelkę ūkininkai. Vietos archeologinėje terminijoje jie priskiriami vėlyvajam neolitui dėl technologinių požymių - keramikos, lanko ir strėlių bei akmens apdirbimo technikų. Tačiau ekonominiu požiūriu jie tebebuvo mobilūs medžiotojai ir rinkėjai, neturėję žemdirbystės ar naminių gyvulių, išskyrus šunis.

Kapinynai vienas nuo kito nutolę iki šimtų kilometrų, tačiau genetiniai duomenys rodo žmonių giminystės ryšius. Angaros upė galėjo veikti kaip natūralus judėjimo koridorius, jungęs atskiras bendruomenes.

Tai rodo, kad pavojingam infekcijos protrūkiui nebūtinai reikėjo miesto ar didelio kaimo. Pakako patogeno gyvūnų rezervuare, žmogaus kontakto su užsikrėtusiu gyvūnu ir socialinių ryšių, leidusių infekcijai pereiti tarp šeimų.

Maro bakterija galėjo atsirasti dar anksčiau - daugiau kaip prieš 5 700 metų

Baikalo bakterijų genetinė padėtis Yersinia pestis evoliuciniame medyje leido tyrėjams patikslinti ir pačios rūšies atsiradimo laiką.

Naujos atmainos yra ankstesnės už daugumą iki šiol žinomų priešistorinių maro genomų. Pagal jų genetinį išsišakojimą tyrimo autoriai daro išvadą, kad Yersinia pestis turėjo atsirasti anksčiau nei maždaug prieš 5 700 metų.

Bakterija evoliucionavo iš jai labai artimos Yersinia pseudotuberculosis. Per tūkstantmečius Yersinia pestis neteko dalies genų ir įgijo kitų savybių, kurios pakeitė jos perdavimo būdus.

Tik gerokai vėliau atsirado genetinės adaptacijos, leidusios efektyviai plisti per blusas. Būtent ši evoliucinė stadija sukūrė sąlygas buboninio maro formai, kuri vėliau tapo istorinių pandemijų simboliu.

Baikalo kapai rodo, kad iki šios transformacijos Yersinia pestis jau galėjo būti mirtinas žmogaus patogenas.

39 proc. teigiamų palaikų yra ne epidemijos mirtingumo rodiklis, o išlikusios bakterinės DNR rezultatas

Senovinės DNR tyrimus svarbu interpretuoti atsargiai. Bakterijos genetinės medžiagos neaptikimas skelete nereiškia, kad žmogus tikrai nebuvo užsikrėtęs. Po tūkstančių metų DNR išlieka fragmentiškai, jos kiekis priklauso nuo palaikų išsaugojimo ir mėginio vietos.

Tyrėjai patys atkreipia dėmesį į didelę klaidingai neigiamų rezultatų tikimybę. Todėl dalis žmonių, kurių mėginiuose Yersinia pestis nebuvo patikimai aptikta, teoriškai taip pat galėjo sirgti.

Kartu vien bakterijos DNR radimas savaime nėra įrodymas, kad konkretus žmogus mirė būtent nuo maro. Šiam tyrimui svorį suteikia keli nepriklausomi įrodymai: bakterijos genomai, labai artimos laidojimo datos, šeimų giminystė, neįprastai didelis vaikų mirtingumas ir bendri kapai.

Būtent šių duomenų visuma leido „Nature“ tyrimo autoriams kalbėti ne apie pavienius priešistorinius užsikrėtimus, bet apie seniausius šiuo metu žinomus mirtinus maro protrūkius žmonių bendruomenėse.