图片来自:KAI KUPFERSCHMIDT/SCIENCE
1912年6月3日,一名两岁女童因麻疹感染引发的肺炎死于德国柏林夏洛特大学医院。第二天,医师取出她的肺脏安排,用福尔马林处理后,将其参加“病理学之父”——鲁道夫·维尔乔创立的解剖标本中。这些标本在那里滞留了百余年,直到罗伯特·科赫研讨所的进化生物学家塞巴斯蒂安·卡尔维尼亚克·斯宾塞在柏林医学史博物馆的地下室里偶尔发现它们。
卡尔维尼亚克·斯宾塞及其团队从这些肺脏安排中提取样本并别离出RNA,随后拼接出已知最陈旧的麻疹病毒基因组。其序列协助他们了解了麻疹前史上的更早时期。在2019年12月30日发布于预印本bioRxiv的一项研讨中,该团队得出结论,这种病毒或许早在公元前4世纪——而非之前研讨所说的中世纪——就已呈现在人体中。
美国亚利桑那大学进化生物学家麦克·沃罗贝以为这项作业在技能上很超卓。“仅仅是从这些陈旧而湿润的标本中别离出麻疹病毒,就为各种令人兴奋的作业奠定了根底。”坦佩市亚利桑那州立大学流行症史学家莫妮卡·格林也称测序成果“十分令人形象深入”,但以为该研讨缺少满足数据,无法“供给关于麻疹发病的决定性答案”。作者对此标明附和,他们期望保存在天然干尸或冷冻尸身中的古代基因序列有一天能供给这样的答案。
在2017年估量导致14.2万人逝世的麻疹是最具传染性的人类疾病之一。但它何时、何地以及怎么成为一种人类病原体仍存在争议。麻疹病毒的近亲是一种引起牛瘟的病毒,由此形成的牛、鹿、水牛及其他偶蹄类物种的疾病直到2011年才被完全消除。大多数研讨人员以为,这两种病毒有一个使牛感染的一同先人。“应战在于麻疹在前史疾病描绘中留下的明晰痕迹太少了。”格林说。
由于麻疹的传达速度如此之快,并且一次感染能使人终身免疫,因而科学家估量,它需求25万到50万人才干防止自我消灭。
前史学家以为,公元前4世纪左右,最大的城市就到达了这样的人口规划。但2010年,日本研讨人员使用现有麻疹和牛瘟病毒基因组构建系统发育树确认了病毒的分支时代,以为麻疹直到11或12世纪才呈现。
这种不确认性部分源于前史序列的惊人缺失。1990年之前,已知的麻疹病毒基因组只要3个;最陈旧的一个于1954年被别离出来,后来制成了第一个麻疹疫苗。因而,卡尔维尼亚克·斯宾塞求助于柏林博物馆,那里的书架上摆满了不计其数个漂浮在福尔马林玻璃箱里的安排和器官,就像人体解剖学的水族箱。
福尔马林经过交联蛋白质和其他大分子(包含构成麻疹基因组的RNA)来固定安排。为了从这样的样本中提取RNA,科学家使用了大约10年前对福尔马林固定活安排感爱好的癌症研讨人员创始的技能。“咱们把它们在98摄氏度的环境中放置15分钟以损坏交联。”卡尔维尼亚克·斯宾塞说。这也会损坏RNA,但现代办法让科学家能够对这些片段进行测序,然后把它们从头拼到一同。
卡尔维尼亚克·斯宾塞的研讨小组使用1912年的基因组和1960年的新基因组,以及其他可用的基因组,制作了一张新的系统发育图。这张图标明,这种疾病或许早在公元前345年就现已传到达了人类身上——大约在人类数量到达临界规划时。
麻疹呈现的更早时代也反映在研讨团队用来剖析病毒序列的模型中。在使用基因组差异制作家谱时,研讨人员有必要评价病毒基因组的变异速度。在曩昔,他们的估量往往过高,由于一些有害骤变会跟着时刻推移而消失。新模型解说了这种被称为“净化挑选”的效应。即便不包含1912年的基因组,新模型也能将麻疹和牛瘟的分解时刻向前推,但基因组强化了新的时刻线。卡尔维尼亚克·斯宾塞说。
汉诺威兽医大学的阿尔伯特·奥斯特豪斯说,研讨人员不能扫除麻疹病毒首先在人类中传达,然后传到达牛身上的或许性,但这好像不太或许。一方面,有蹄类动物很或许比人类早好久就到达了临界种群规划。而这两种病毒的一个最接近且更陈旧的近亲——会引起绵羊和山羊疾病的小反刍兽疫病毒,或许更简单传染给牛。
沃罗贝说,相似研讨标明,跟着人类人口结构的严重改变,艾滋病病毒和其他病原体也敏捷传达开来。“人类生态的改变好像的确与这些病毒的成功呈现相吻合。”
柏林医学史博物馆馆长托马斯·施纳克标明,从十分陈旧的样本中提取病毒RNA的才能,从头激发了人们对维尔乔藏品的爱好。“这对咱们来说是一场革新,研讨人员来到这儿说:‘你的样本再次引起了咱们的爱好。’”卡尔维尼亚克-斯宾塞现已用橙色贴纸标记了他想要研讨的其他样本。“这是一个宝库。”他说,“咱们现在能够翻开一扇通往曩昔的窗户。”
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