Малярия – старый враг. Исторические сведения о патогене насчитывают несколько тысячелетий, а генетические данные свидетельствуют о том, что люди боролись с этой болезнью, по крайней мере, десятки тысяч лет.
Но с археологической точки зрения малярия — это болезнь-призрак. Два паразита, вызывающие это заболевание, — Plasmodium vivax и его более смертоносный родственник P. falciparum — не оставляют очевидных следов в скелете, поэтому исследователям не удалось проследить заражение с течением времени. «Малярия очень важна для истории человечества, но невидима с археологической точки зрения», — говорит археогенетик Гарвардского университета Кристина Уориннер.
Новое исследование древней ДНК, проведенное Уориннер и ее коллегами, меняет ситуацию. Генетики и археологи выявили 36 случаев малярии: от человека, умершего 5600 лет назад в Германии, до солдат, похороненных в Бельгии в начале 1700-х годов. Команда также обнаружила самый ранний известный случай в Южной Америке, датированный примерно 1600 годом нашей эры, что позволяет предположить, что европейские колонисты занесли малярию в Новый Свет, а вторая разновидность завезлась из Африки вместе с торговлей порабощенными людьми.
Результаты, опубликованные в журнале Nature, показывают, что древние люди распространяли малярию по всему миру задолго до авиаперелетов и автомобилей. «Выводы очень убедительны», — говорит Виржини Ружерон, биолог-эволюционист из французского национального исследовательского агентства CNRS. «Исследователи действительно показывают, что мы можем обнаружить патогены в древних человеческих останках, и что болезни мигрируют вместе с людьми».
Ежегодно малярией заболевают 250 миллионов человек во всем мире и умирают 600 000 из них. До начала 20-го века, когда люди обнаружили, что комары разносят эту болезнь, и научились ее искоренять, малярия была эндемичной на большей части Европы и Северной Америки; оно поразило полдюжины президентов США, включая Джорджа Вашингтона и Авраама Линкольна. Но самое старое прямое свидетельство существования паразита относится только к образцу крови, взятому в 1944 году из больницы в дельте реки Эбро в Испании.
Новая статья отодвигает это в 100 раз назад и «даёт нам возможность заглянуть в прошлое», — говорит Меган Мишель, генетик из Гарвардского исследовательского центра археологии Макса Планка, которая возглавляла новое исследование.
Просматривая огромную базу данных, содержащую более 10 000 геномов древнего человека, собранных для других исследований, Мишель и его коллеги обнаружили десятки случаев, когда фрагменты ДНК плазмодия могли сохраниться — в основном из зубов, которые часто задерживают передающиеся через кровь патогены в своей мякоти.
Команда извлекла наиболее многообещающие образцы ДНК из морозильников и секвенировала их, используя технику, которая воспроизводит фрагменты ДНК тысячи раз. Используя специально разработанные «приманки», основанные на геномах современных плазмодий, они выловили фрагментированные нити ДНК паразита из смеси генов человека и почвенных бактерий, которая со временем проникла в зубы. «Небольшой процент ДНК в этих образцах может быть от малярии — один или два фрагмента из миллиона», — говорит Мишель.
Команда обнаружила как P. vivax, менее смертоносный штамм, который может выжить в более холодном климате, так и P. falciparum, более смертоносный сорт, распространенный в тропических широтах. P. vivax присутствовал по всей Европе от Испании до России, на полосе шириной 5000 километров, с каменного века до 1700-х годов, подтверждая, что в доисторические времена болезнь не ограничивалась тропическими районами.
Даже тропический P. falciparum широко распространился: он был обнаружен в останках человека, жившего 2800 лет назад на территории современного Непала, в месте под названием Чокхопани, на высоте 2800 метров над уровнем моря в свободных от комаров Гималаях. «Мы думали, что это, должно быть, ложное срабатывание», — говорит Мишель. «Здесь очень холодно и очень сухо, и это последнее место, где мы ожидали обнаружить малярию».
Но медные изделия, изготовленные на более низких высотах, показали, что древняя деревня находилась на торговом пути, соединяющем эти высокогорья с кишащими комарами низменностями Индии. Исследователи пришли к выводу, что мужчина заразился во время путешествия, вскоре вернулся домой в свою деревню и, вероятно, умер от болезни.
«С помощью этого огромного набора данных мы можем уменьшить масштаб и увидеть долгую историю эволюции, а также увеличить масштаб и изучить судьбу отдельного человека», — говорит Александр Хербиг, специалист по геномике патогенов из Института эволюционной антропологии Макса Планка. «Это действительно будущее области древней патогеномики и генетических нарушений».
Исследование также затрагивает давнюю дискуссию о том, как и когда малярия распространилась в Америке. Исследователи предложили множество сценариев его прибытия: с первыми людьми, прибывшими на континент более 15 000 лет назад, через Тихий океан полинезийских мореплавателей или с первыми испанскими кораблями в 1492 году нашей эры.
Новые данные подтверждают последнюю гипотезу. До 1500 года команда не обнаружила ни признаков малярии в Америке, ни адаптаций иммунной системы для борьбы с этой болезнью у коренных жителей Северной и Южной Америки. Самый ранний случай в Америке, связанный с 400-летним скелетом из Перу, содержал ДНК P. vivax, которая сильно напоминала современные образцы из Европы, что подтверждает европейский источник.
Напротив, вариант P. falciparum, циркулирующий сегодня в Америке, напоминает вариант из Африки, но отличается от ныне практически искорененного штамма, когда-то широко распространенного в Европе, что позволяет предположить, что малярия была занесена с порабощенными людьми из Африки. Затем местные комары распространили P. falciparum по всему континенту. «Это действительно показывает роль конкретных человеческих событий в распространении инфекционных заболеваний», — говорит Уориннер. «Колониализм явно принес в Америку два разных вида малярии».
Коллеги предупреждают, что исследование выявило только один случай малярии в Америке. Так что вполне возможно, что плазмодии присутствовали до прибытия европейцев, но эти штаммы не были отражены в данных и с тех пор вымерли. «Они показывают… европейский P. vivax, который прибыл и колонизировался», — говорит Ружерон. «Но мы до сих пор не знаем, был ли кто-то, кто входил раньше».
По словам Хербига и Мишеля, у этого метода есть ограничения: поскольку «приманка», используемая для захвата фрагментов древней ДНК малярии, основана на современных штаммах плазмодий, она может не поймать более старые штаммы со многими генетическими различиями. А обнаружение ДНК болезни зависит от ее присутствия в крови (и зубах) на момент смерти, чего может не произойти при дремлющей инфекции.
Тем не менее, экспоненциальный рост образцов древней ДНК, в том числе из южных широт, позволит ученым искать другие заболевания. «Важным выводом является то, что с древними образцами можно сделать больше», — говорят эксперты. «Приятно осознавать, что теперь мы можем тестировать модели эволюции болезней с помощью древней ДНК».
