Чума в центральной азии

Новости Центральной Азии

Одна из самых страшных болезней - чума - возникла в Средней Азии

01.11.2002 00:00 msk, Надежда Маркина

По мнению Виктора и Нины Сунцовых из Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, чума возникла в Центральной Азии во время похолодания в конце плейстоцена. Работа о происхождении чумы была опубликована в журнале "Известия Академии наук" и удостоена премии МАИК "Наука/Интерпериодика" за 2001 год.

Трудно придумать более зловещее слово, чем "чума". Люди изгнали ее из своих городов, но чумной микроб преспокойно живет и хорошо себя чувствует в природных экосистемах. Природные резервуары микробов - вполне безобидные и симпатичные зверьки - сурки, суслики, песчанки. В городах же чуму переносят черные крысы.

Чума возникла давно, но мнения ученых о точной дате сильно расходятся. Разброс в сто миллионов лет. А научные сотрудники Виктор и Нина Сунцовы из Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН имеют свою точку зрения. Они считают, что чумной микроб моложе и появился в конце плейстоцена, 15-20 тысяч лет назад, в популяциях монгольского сурка.

История возникновения чумы подобна детективу: по законам этого жанра цепочка взаимосвязанных событий возникает после пересечения в нужном месте и времени нескольких сюжетных линий. О том, как это вышло, позже, а сначала немного о физиологии и образе жизни чумного микроба. Это паразит крови и не может жить во внешней среде. Он живет в животном, например, в сурке. Блоха питается зараженной кровью, микробы размножаются в желудке блохи и передаются следующему грызуну при укусе. Сурок от чумы не умирает, но человек, который заразился от него, обречен.

Казалось бы, все члены системы - сурки, блохи и чумной микроб - должны хорошо приспособиться друг к другу. Однако при тщательном анализе ученые узнали, что связь не такая уж прочная. Чумной микроб не проникает в ткани насекомого, он живет только в съеденном им кровяном комке. У микроба нет и специфических приспособлений: в отличие от истинного паразита крови он не способен разрушать эритроциты крови сурка. Значит, связь возникла недавно: по оценке Сунцовых - лишь 15-20 тысяч лет назад, в позднем плейстоцене - голоцене.

Тогда началось глобальное похолодание. В холодную зиму живущие в Центральной Азии монгольские сурки, или тарбаганы, залегают в спячку. При этом они закрывают снаружи все норы, а главный вход затыкают изнутри пробкой. Ее сурки делают из камешков, обваленных в экскрементах, причем переносят их во рту - ведь по-другому они и не могут. И тут (запомним это!) сурки до крови ранят себе слизистую оболочку рта.

С блохами тоже случилась метаморфоза: их личинки начали питаться кровью. Вообще-то у них нет приспособлений, чтобы прокусывать кожу. Обычно личинки питаются экскрементами и кожными выделениями. Но некоторые из них находят другой способ питания. Поскольку в норе довольно холодно (минус 6-8 градусов), личинки, привлеченные выдыхаемым теплым воздухом, сползаются ко рту или носу зверьков. Там они присасываются к слизистой оболочке, на которой множество ранок от камешков. Личинкам не нужно протыкать покровы, они приходят на все готовое и начинают пить кровь.

А что с микробами? Существует гипотеза, что чумной микроб произошел от микроба псевдотуберкулеза. Ее подтверждают данные молекулярных биологов и генетиков из Института Пастера в Париже и Института Макса Планка в Берлине: ученые обнаружили исключительное сходство геномов этих микроорганизмов, а значит, они - родственники, эволюционные пути которых разошлись недавно.

Микроб псевдотуберкулеза - кишечный паразит и, кроме того, может жить во внешней среде при невысокой температуре - до 1-4 градусов. Чумной микроб живет только в крови при 37-38 градусах. Как же могло произойти такое перевоплощение? Этому помогло стечение обстоятельств. Из фекалий, которыми были обмазаны камешки, через слизистую рта сурков кишечные бактерии псевдотуберкулеза легко проникали в кровь. С ней - дальше, в личинки блохи. Так микроб перешел из открытой паразитарной системы "грызун-возбудитель-почва" в закрытую - "грызун-блоха-возбудитель". Но как быть с разницей температур, пригодных для того и другого микроба? Сурки спят вместе всей кучей и время от времени просыпаются, причем не одновременно. Температура тела спящих сурков опускается до пяти, иногда даже до одного градуса, а у просыпающихся зверьков она, конечно, выше, но зависит от степени просыпания и от положения зверька в клубке тел. Так возникает градиент температуры, который и помог микробу преодолеть "температурный барьер".

- Вот так в популяциях сурков в определенном географическом месте, в определенное время и при стечении нескольких экологических обстоятельств произошло эволюционное преобразование микроба псевдотуберкулеза в микроб чумы, - говорят авторы гипотезы. Молодой микроб стал интенсивно распространяться, захватывая новые пространства в Евразии. Образовалось несколько подвидов: сурочий, песчаночий, сусликовый, пищуховый, полевочий. Границы его ареала охватили пространство с востока на запад от Манчжурии до Кавказа и Ближнего Востока, а с севера на юг - от Южной Сибири, Северного Казахстана и северного Прикаспия до юга Индостана. А потом благодаря человеку черные крысы принесли чуму в города.

В качестве эпилога к этой истории можно сказать несколько слов о том, как чума перебралась в Америку. Случилось это, видимо, в начале прошлого века с крысами, которые путешествовали на торговых судах. На американском континенте микроб чумы нашел себе новую жертву - американских земляных белок (на самом деле это те же суслики). Но в отличие от азиатских сурков, устойчивых к чуме, земляные белки заболевают и умирают - их иммунная система совершенно не приспособлена к микробу-пришельцу. Тем не менее чума в Америке поселилась и от животных перешла на человека.

Чумной микроб молод, и его эволюция только начинается. Кто знает, какое будущее ему уготовано.

Богатая на события жизнь иногда вызывает естественное желание немного абстрагироваться от ее пульса и подумать о вечном. Некоторые вещи Средневековья из жизни человечества никуда не исчезли: это бациллы острого природно-очагового инфекционного заболевания группы карантинных инфекций – чумы. Чумы марсельской, Чумы сиракузской, Чумы бубонной, легочной, Фукидида, Чумы афинской и т. д. и т. п.

Хроника чумы

Мы не зря приводим в качестве эпиграфа к этому материалу надпись на древнем захоронении на берегу Иссык-Куля. Этот район официально признан мировой наукой как место, откуда Черная смерть, или Вторая пандемия чумы, предварительно попавшая сюда откуда-то из района пустыни Гоби, начала свой победный и очень богатый на добычу набег на Запад. Поражает не столько смертоносность, сколько скорость распространения пандемии.

Об этом мы более подробно поговорим далее, а пока предлагаем хронику:

Интересные факты: в Англии вымирание людей сопровождалось массовым падежом домашних животных, чего в других регионах не было. Отдельные области Франции и Наварры, а также Финляндия и королевство Богемия по неизвестным причинам не были затронуты второй пандемией, хотя в дальнейшем эти районы были поражены новой эпидемией в 1360—1363 годах и поражались позже, при многочисленных возвращениях бубонной чумы.

Черная смерть выкосила треть населения Европы и неустановленное количество людей в Азии

Случилось это в истории человечества только один раз.

С тех пор наша цивилизация научилась выявлять, локализовать и подавлять чуму, но не вытравила ее из природы окончательно.

Последние исследования английских генетиков показали, что

выжившее население Европы дало крепкое потомство, которое стало генетически совершеннее

Смертельная жатва

Никто не знал, кто станет следующей жертвой чумы. В подмышках вдруг возникали чрезвычайно болезненные черные шишковидные образования, которые вскоре начинали сочиться кровью. После этого кровь уже не сворачивалась и сочилась из всех без исключения физиологических отверстий в теле, включая поры. К страданиям физическим добавлялись моральные – глубоко набожные европейцы ждали священников, чтобы исполнить последний в жизни ритуал, но к ним никто не шел – все священники скончались. По узким улицам с вязким и тягучим застойным воздухом бродили странные фигуры в балахонах с капюшонами и длинными клювами с большими и пустыми глазницами. В руках они несли факелы. Это были немногочисленные чудом выживающие лекари и их помощники.

Временами к ним примыкали выжившие представители монастырской братии, которые, насколько позволяли условия, пытались исполнять обязанности последних духовников. Но чаще всего они таскали и применяли емкости с горючим, чтобы сжигать трупы и выжигать воздух, который, казалось, убивал сам по себе.

Сжигать, и массово, стали лишь тогда, когда, по словам Петрарки, все поля стали слишком малы, чтобы вместить всех умерших

Что касается балахонов, капюшонов, пустых глазниц и особенно клювов, как у черных аистов, то были первые корявые прототипы защиты кожи, органов зрения и дыхания от химических и бактериологических угроз.

История побед чумы

Ужасные эпидемии случались и ранее – Афинская чума в 430 г. до н. э., убившая каждого десятого жителя этого города, Антониновская чума, или Чума Галена (165-180 гг. н. э.), унесшая жизни от 3,5 до 5 млн римлян, и самая смертоносная до эпохи Черной смерти мировая эпидемия, или пандемия Юстинианской чумы, в 541-750 гг. нашей эры в Византии, далее охватившая большую часть тогда оседлого мира, а точнее, практически весь средиземноморский регион: Францию, Германию и с большой степенью вероятности Британию. По результатам разных комплексных прикидок погибло 40% населения Константинополя и до 25 млн человек в Европе. Юстинианская чума, названная по имени тогдашнего императора Византии Юстиниана, который сам едва не погиб от этой инфекции, была вызвана тем же возбудителем, что и Черная смерть — Yersinia pestis.

Но динамика Черной смерти отличается от Юстинианской чумы. Последняя не была столь системна и даже при всех ее масштабах носила случайный характер. Юстинианскую же чуму сегодня называют Первой Пандемией.

Черная смерть, или Вторая Пандемия, последовала через 800 лет, между 1346 и 1353 гг. Третья началась в Китае в конце 19 века и распространилась на Индию, Африку и далее на обе Америки, где до сих пор продолжает периодически инфицировать местное население. За 30 лет Третья Пандемия только в Индии убила 12 млн человек. В регионе Центральной Азии имели место краткосрочные, но очень богатые на урожай вспышки легочной чумы. Все виды чумы смертельны. Без лечения бубонная форма, переносимая блохами, вызывает набухание лимфатических узлов и убивает до 60% заболевших, и это в случае мягкого умеренного сценария развития. Чума легочная, передаваемая воздушно-капельным путем, убивает до 100%.

Как передвигается чума?

Пандемии в историческом разрезе возникают в силу ряда причин. Смертельную пляску начинает самый вирулентный микроб из всех существующих в природе, способный одинаково хорошо двигаться по воздуху и по земле, для чего в качестве средства транспорта избирает блоху. Прыгучесть и массовость последней наслаивается на вполне определенные и естественные особенности быта империи монголов – уникальной подвижной массы всадников на лошадях.

— микроба, хозяина (животного или растения), великой империи и блох, которых в прошлом побеждать не умели.

который был проведен в 2004-м году во Франции и в 2011-м в Канаде – это Yersinia pestis.

Альтернативная версия

Причина вышесказанному – евразийские суслики, они же байбаки, они же степные грызуны, живущие большими коммунами, в которых кипит социальная жизнь. Их обвиняют в 3-х знаменитых вспышках чумы 20-го века – в Маньчжурии в 1910 и 1920 гг., когда погибли 60 и 10 тысяч человек, и в провинции Шаньси в том же Китае в 1917-1978 гг., во время которой погибли 16 тысяч человек.

Дело в том, что байбаков некоторые люди могут периодически употреблять в пищу. Живущие в организмах животных штаммы чумы имеют гены, позволяющие им расщеплять глицерол — простейший трёхатомный спирт, входящий в состав жиров и других липидов, т. е. питаться жиром своего хозяина, не убивая его.

Установлено, что активизация расщепления жира штаммом чумы наступает, когда байбаки впадают в зимние спячки. Весной они просыпаются, вместе с ними просыпается и инфекция, отравляющая кровь. Древнейшие друзья сусликов – блохи пьют зараженную кровь и становятся носителями чумы.

Чума при этом весьма изобретательна – есть штаммы, которые выработались исключительно в популяциях крыс,

Чумная палочка, которая вызвала пандемию чумы, в Средние века вспыхнувшую в Европе, периодически появлялась в Западной Европе, вызывая все новые вспышки болезни. Вероятно, возбудителя чумы привозили по торговым путям из Центральной Азии или с Западного Урала, говорится в статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences. К такому выводу авторы исследования пришли в результате изучения исторических и археологических данных, а также изучения пяти геномов возбудителя болезни, найденных в останках средневековых европейцев.

Пандемия чумы, которую часто называют Черной смертью, началась в Европе в середине XIV века и продолжалась до конца XVIII века. По разным оценкам, во время первой вспышки болезни (1347-1353) погибло от 30 до 50 процентов населения континента. Впоследствии чума начиналась каждые 10-15 лет в разных странах Европы. Известно, что чума относится к зоонозам, то есть передается от животных (грызунов) к человеку, а одним из переносчиков инфекции являются крысиные блохи. Животные являются естественным резервуаром чумной палочки Yersinia pestis.

Исследователи неоднократно задавались вопросом, как и где возбудитель болезни мог сохраниться такое долгое время. Чтобы ответить на него были выдвинуты две гипотезы. Согласно первой из них, после того, как чумная палочка попала в Европу в середине XIV века, она сохранялась в одном или нескольких резервуарах в Западной Европе, и периодически провоцировала вспышки болезни. Согласно второй гипотезе, чумную палочку периодически привозили в Западную Европу из Восточной или из Центральной Азии, по-видимому, по торговым путям.

Чтобы прояснить этот вопрос, исследователи из Норвегии, Франции, Италии и Великобритании под руководством Нильса Стенсета (Nils Stenseth) из университета Осло отсеквенировали пять геномов чумной палочки, которые они обнаружили в захоронениях середины XIV века во Франции, Бельгии, Нидерландах и Норвегии. В качестве референтных геномов исследователи использовали последовательности 126 современных разновидностей Y.pestis, и 14 уже опубликованных геномов средневековой чумной палочки. Кроме того авторы статьи проанализировали исторические источники и археологические находки из европейских захоронений.

В результате исследователи пришли к выводу, что Y.pestis периодически приезжала в Западную Европу, вероятно по торговым путям, вместе с товарами. Оказалось, что геном чумной палочки, найденный в останках из Италии, из Тосканы, отличался от ДНК других средневековых штаммов. Исследователи предположили, что возможно, эта разновидность бактерии приехала с торговыми кораблями в Пизу (в средневековье это был крупный порт), а оттуда попала в другие регионы Италии.

Два генома чумной палочки, обнаруженные в захоронении в Нидерландах, оказались генетически похожи геномы бактерий, найденных в останках жертвы чумы в Лондоне и в Булгаре. В обоих городах вспышки чумы случились в начале 1360-х годов. Булгар был столицей процветающего государства Волжская Булгария, и крупным центром торговли. Его несколько раз уничтожали монголы, в том числе город был сожжен в 1361 году. При раскопках в Булгаре археологи нашли свинцовые пломбы из Фландрии середины XIV века, которые вешались на рулоны тканей. Находки свидетельствовали о том, что Фландрия и Волжская Булгария вели торговлю, так что чумная палочка могла переехать из одной страны в другую вместе с товарами.

Что касается аналогичного штамма Y.pestis из Лондона, она могла приехать вместе с пушниной из Великого Новгорода или Булгара. Оба эти города в средние века были центрами по торговле мехами. Новгород, к тому же, входил в Ганзейский союз. В свою очередь Англия предоставляла торговые привилегии торговцам из Ганзейских городов, поэтому вполне вероятно, что меха из Новгорода через Ганзейские города Германии попадали в Лондон.

Спустя столетия после того как Чёрная чума убила почти половину Европы, мы все еще задаемся вопросом, как утихла эта смертельная болезнь.

Ни одна пандемия в истории человечества не была такой смертельной, как Чёрная смерть. От Средневековья до 1750-х годов Бубонная чума опустошила Европу и Ближний Восток, уничтожив около 30 миллионов человек только за первое десятилетие.

Разрушения были настолько велики, что поэт эпохи Возрождения Петрарка, который наблюдал бедственное положение Флоренции, писал:

Но чума в конце концов утихла, где-то около 1352 или 1353 года, и появлялась то тут то там каждые 10–20 лет, вплоть до 18-го века.

Так чем же закончилась Чёрная чума? И действительно ли она исчезла или она просто выжидает время до возвращения?

Чёрная чума в 14 веке

Чёрная чума вызвала непревзойденное опустошение, в результате которого погибли 50 миллионов человек. Известная так же как Чёрная смерть или Бубонная чума, она остается самой смертельной пандемией в мировой истории.

Первоначально было подсчитано, что в среднем треть населения пострадавших районов была уничтожена чумой за самое разрушительное десятилетие между 1346 и 1353 годами. Другие эксперты считают, что погибло больше половины населения всего континента Европы.

Жертвы чумы страдали от мучительной боли. Их симптомы начинались с лихорадки и фурункулов. Лимфатические узлы жертвы раздувались, когда тело боролось с инфекцией, и кожа становилась странно пятнистой, прежде чем началась рвота кровью. На этом этапе жертва обычно умерла в течение трех дней.

Итальянский летописец Аньоло ди Тура описал ужасные последствия чумы в его родном городе Тоскана:

Самому Ди Туре пришлось похоронить своих пятерых детей из-за чумы.

Ранние исследователи сначала думали, что чума началась где-то в Китае, но дальнейшие исследования показали, что она, вероятно, сформировалась в степном регионе Восточной Европы и Центральной Азии.

На картине изображены люди, молящиеся о помощи от бубонной чумы, около 1350 года.

Первое распространение болезни началось, по словам историка Оле Дж. Бенедиктова, осенью 1346 г., когда татаро-монголы напали на город Каффа (ныне Феодосия) в Крыму.

Во время осады монголы катапультировали заражённые чумой трупы в Каффу, эффективно заражая весь город — включая сотни итальянских торговцев, которые прибыли ради торговли.

Весной итальянцы сбежали домой, перенеся заболевание с собой. К началу июля 1347 года Чёрная чума разразилась по всей Европе.

Затем она быстро распространилась в Африку и на Ближний Восток, из-за внешней торговли и растущей плотности городов.

Проследить происхождение и распространение чумы было достаточно просто, но определить, как закончилась Чёрная чума, — это совсем другая история.

Как закончилась Чёрная чума?

Чума поражала людей более 4000 лет, но на самом деле очень мало известно о вирулентной болезни.
Европа переживала самую страшную эпидемию почти за 10 лет до того, как болезнь начала стихать, и все же она возвращалась каждые десять лет или около того, вплоть до 18-го века. Но это никогда не было так смертоносно, как в 14 веке.

Великую чуму в Лондоне в 1665 году часто считают последней крупной вспышкой болезни, хотя в Западной Европе есть сообщения о ней еще в 1721 году. Кроме того, Чёрная смерть продолжала заражать Россию и Османскую империю в 19-го веке.

По сей день никто точно не знает, почему или как Чёрная смерть наконец подошла к концу, но у экспертов есть несколько убедительных теорий.

Некоторые эксперты утверждают, что самой большой причиной исчезновения чумы была просто модернизация.

Но, с прогрессом в медицине и лучшем понимании бактериальных заболеваний, появились новые методы лечения.

Защитная одежда, которую носили врачи, лечившие пациентов во время Великой чумы 1665 года.

Действительно, чума стала стимулом для значительных достижений в области медицины и общественного здравоохранения. Ученые того времени обратились к анализу, изучению кровообращения и санитарии, чтобы найти способы борьбы с распространением болезни.

Другие предполагают, что Чёрная чума утихла из-за генетической эволюции человеческого тела и самих бактерий.

Однако реальность такова, что еще многое предстоит узнать об этой болезни и о том, как она, наконец, утихла.

Неудачное возрождение

Чёрная чума не была первой крупной чумой, которая осаждает мир, и не будет последней.

В шестом веке в Восточной Римской империи разразилась крупная чума, которая позже стала известна как первая пандемия чумы.

Чёрная чума, последовавшая несколько веков спустя, была известна как Вторая пандемия чумы. После этого в период с 1855 по 1959 год в Центральной и Восточной Азии произошла еще одна чума, известная как Третья пандемия чумы, в результате которой погибло 12 миллионов человек.

Ученые определили три различных типа чумы: бубонная, легочная и сепсис.

Чёрная смерть является примером бубонной чумы, которая поражает людей в течение по крайней мере 4000 лет.

У жертв бубонной чумы образуются лимфатические узлы или бубоны, которые оставляют почерневшие пятна на теле из-за внутреннего кровоизлияния. Это вызвано бактерией Yersinia pestis, которую можно найти у диких грызунов — в основном крыс, которые были заражены болезнетворными блохами.

Сегодня Чёрную смерть можно лечить просто с помощью антибиотиков.

По состоянию на 2019 год в некоторых частях мира все еще наблюдаются эпидемии, и чаще всего это бубонная чума. Африка в наше время больше всего пострадала от эпидемии чумы.

В 2017 и 2018 годах на Мадагаскаре произошла разрушительная вспышка легочной чумы, форма которой быстро распространяется среди людей. Произошли тысячи инфекций и сотни смертей.

Другие части мира, такие как Центральная Азия и части Южной Америки, также всё ещё заражаются незначительными вспышками ежегодно.

Смертность от чумы сейчас, конечно, не сопоставима с почти 100 миллионами человек, убитых чумой на протяжении веков. Тем не менее, наше непонимание этого постоянного заболевания является причиной для беспокойства.

Как сказал отмеченный наградами биолог Дэвид Маркман, чума — это болезнь животных, и, поскольку люди продолжают проникать в среду обитания диких животных, становится все более вероятным, что болезнь распространяется между нами.

Насколько нам известно, следующая крупная чума может скрываться прямо за углом.

Исследуя геномы чумной палочки из древних человеческих останков, генетики проследили, как бактерия эволюционировала (становясь всё более заразной и опасной) и какими путями она распространялась по Евразии.

Благодаря палеогенетике мы уже многое узнали о том, как наши предки расселялись по планете, осваивали новые территории, перенимали друг у друга технологические навыки, развивали общественные отношения и т. д. Но древняя ДНК может рассказать не только про людей, но и про их постоянных спутников — микроорганизмы, ДНК которых тысячелетиями сохраняется в костных останках. В том числе про бактерии, вызывающие заболевания.

Среди всех болезней, с которыми сталкивалось человечество, самую зловещую репутацию имеет чума. Пандемии чумы, о которых нам известно, заметно сокращали численность населения в разные исторические периоды. Недавно вышла очередная статья, в которой авторы реконструируют эволюцию возбудителя чумы — бактерии Yersinia pestis — и пути ее распространения по Евразии.

Возбудитель болезни — чумная палочка (Yersinia pestis) — в природных очагах сохраняется в колониях сусликов и других грызунов. В городской среде сусликов заменяют крысы. Передается эта зараза блохами, которые служат для нее промежуточными хозяевами, бактерия успешно размножается в их кишечнике и с укусом блохи заражает человека. Смертельно опасная Y. pestis в эволюции возникла из умеренно патогенной Y. pseudotuberculosis. Высокая вирулентность и патогенность, т. е. способность эффективно передаваться и поражать организм человека, развилась у нее постепенно. Если раньше специалисты пытались реконструировать историю бактерии по современным ее формам, то с недавних пор они получили возможность исследовать древнюю бактериальную ДНК.

Одна из первых таких работ была проделана в 2015 году группой всемирно известного специалиста по древней ДНК Эске Виллерлева, профессора Копенгагенского университета. Статья [1] опубликована в журнале Cell. Исследователям впервые удалось прочитать геном чумной палочки из останков людей бронзового и железного веков (2900–885 годы до н. э.). ДНК Y. pestis нашли в ткани зубов 7 из 101 индивида, при этом степень деградации человеческой и бактериальной ДНК показала, что бактерия обитала в организме данного человека при его жизни.

Первый вывод из этой работы: чума существовала в бронзовом веке, причем была не такой уж редкой болезнью. 7 зараженных из 101 — немалая доля. Носители чумной бациллы найдены в географически разных точках и принадлежали к разным археологическим культурам: это афанасьевская и более поздняя андроновская культуры на Алтае и в Сибири, синташтинская на Урале, культура шнуровой керамики в Эстонии, унетицкая в Польше и культура раннего железного века в Армении.

Исследователи секвенировали геном бактерии Y. pestis, состоящий из закольцованной хромосомы и трех, тоже кольцевых, внехромосомных плазмид. ДНК плазмид играет важную роль в патогенных свойствах бактерии — именно плазмиды pMT1 и pPCP1 отличают Y. pestis от предшественника — Y. pseudotuberculosis. В геноме древних изолятов чумной палочки авторы изучили 55 генов, которые связаны с вирулентностью. Оказалось, что все эти гены в древних штаммах не отличаются от таковых в современных, кроме гена ymt в плазмиде pMT1. Этот ген позволяет бактерии заселять кишечник блохи, он кодирует фермент фосфолипазу D, которая защищает бактерию в кишечнике насекомого. С приобретением этого полезного приспособления Y. pestis стала использовать блох для передачи инфекции. Блохи кусают и заражают как грызунов, так и человека.

Так что в бронзовом веке (по крайней мере за 1690 лет до н. э.) чумная палочка еще не приобрела ген ymt и способность передаваться с блохами, а значит, чума не была настолько заразной, как в дальнейшем. С этим способом передачи связывают самую распространенную — бубонную форму чумы. Ну а когда ген ymt появился, он оказался чрезвычайно полезен для бактерии, был немедленно подхвачен отбором и быстро распространился. Кстати, исследователи даже сделали предположение, что этот ген чумная палочка позаимствовала от другой бактерии путем горизонтального переноса (об этом говорят два мобильных элемента — транспозона — на концах новоприобретенного участка). При ключевом значении гена ymt в механизме передачи с блохами участвуют и три других гена, но для этого в них должны возникнуть необходимые мутации; так вот, этих мутаций, опять же, не обнаружено в древних штаммах.

В итоге авторы статьи приходят к выводу, что, хотя население Евразии бронзового века заболевало чумой, чумная палочка в то время еще не умела передаваться с блохами. Как люди заражались, еще не вполне понятно. Кроме того, по-видимому, древняя чума была не столь смертельно опасной, как в последующие времена. Авторы изучили еще один ген pla, расположенный на плазмиде pPCP1, важный для патогенных свойств бактерии. Мутация гена pla I259T (которая в белке Рla превращает аминокислоту изолейцин в треонин) облегчает глубокое проникновение бактерии в ткани, что необходимо для развития бубонной и легочной форм чумы. Эта мутация была обнаружена только в образцах после 1690 года до н. э.

В этой же работе исследователи на основе всех секвенированных штаммов построили филогенетическое дерево (дерево родства) Y. pestis и определили время жизни общего предка Y. pestis и Y. pseudotuberculosis. Общий предок оказался намного старше, чем считали ранее, — он существовал около 55 тыс. лет назад. А общий корень всех линий Y. pestis авторы датировали временем 5800 лет назад.

Последующие работы по исследованию эволюции чумы связаны с группой палеогенетиков Института изучения истории человечества Общества Макса Планка в Йене (Германия). Их руководитель — профессор Йоханнес Краузе — снискал себе в мире репутацию главного эксперта по древней чуме. В 2017 году статья этого коллектива была опубликована в журнале Current Biology [2]. В этой работе авторы основное внимание уделили изучению распространения чумы по Евразии в прошлые исторические эпохи. Они секвенировали еще шесть геномов Y рestis из останков периода позднего неолита — бронзового века (4800–3700 лет назад) на территории Европы (Литва, Эстония, Германия). В этом анализе используются два секвенированных генома из работы [1], о которой мы писали выше.

Снова строится филогенетическое дерево и вычисляется время жизни общего предка всех древних и современных штаммов Y. pestis — авторы получают цифру 6078 лет назад (что почти совпадает с предыдущей оценкой). А вот датировка отделения ее от Y. pseudotuberculosis у них получилась чуть ли не вдвое меньше — около 28 тыс. лет назад. С учетом большего числа секвенированных геномов в этой работе, эта датировка заслуживает большего доверия.

Далее, сопоставляя разные геномы Y. pestis и их географическое расположение, авторы пытаются реконструировать пути чумной палочки по Евразии. Самый древний из имеющихся в их распоряжении — геном с Алтая (афанасьевская культура, 4836–4625 лет назад; в отличие от предыдущих авторов, они используют другое представление датировки), описанный в статье [1], и геном из степей на юге России (RK100, 4828–4622 лет назад). Беря их за стартовые точки, генетики предполагают, что исходно чума в человеческих популяциях возникла в довольно обширном регионе Центральной Евразии. Оттуда возбудитель инфекции попал в Европу, произошло это в позднем неолите — раннем бронзовом веке, когда радикально увеличилась мобильность населения и число контактов между отдельными группами. На карте этот путь в Европу отмечен зелеными стрелками.

Центральную роль в распространении чумной палочки в Европу авторы отводят массовой миграции в позднем бронзовом веке (около 4500 лет назад) из причерноморско-каспийских степей; предположительно, это была миграция степных кочевников — носителей ямной культуры. Эта миграция постоянно на слуху в течение последних лет, с ней палеогенетики связывают изменение генофонда европейцев. Предполагают, что ямники принесли в Европу генетический компонент, который был обнаружен в образцах европейской поздненеолитической культуры шнуровой керамики. При том, что генетическое влияние степной миграции остается дискуссионным вопросом и не всеми специалистами поддерживается, Йоханнес Краузе и Вольфганг Хаак (ведущие авторы данной статьи) являются убежденными сторонниками этой гипотезы. По их мнению, носители ямной культуры мигрировали не только на запад, но и на восток, в Южную Сибирь.

Следующее звено в рассуждениях генетиков связано с тем, что самый молодой южносибирский образец Y. pestis (RISE505, 3694–3575 лет назад), найденный на Алтае у индивида андроновского комплекса культур, генетически близок образцу из Германии. Из этого авторы сделали вывод, что существовал и обратный путь переноса чумной бактерии — из Европы в Южную Сибирь (карта В). В подтверждение они приводят данные палеогенетики о наличии у индивидов сибирских археологических культур генетических компонентов европейской природы — а значит, существовал поток генов из Европы в Центральную Азию.

Так что степи, которые служили естественным связующим коридором между Европой и Азией, были коридором с двусторонним движением. И не только для людей и скота, но и для чумы.

Следующая статья того же коллектива, под руководством Йоханнеса Краузе, вышла совсем недавно в журнале Nature Communication [3]. В этой работе генетики обнаружили ДНК Y. pestis в останках двух индивидов в парном захоронении срубной археологической культуры в Самарской области, датировка — около 3800 лет назад. Бактериальный геном из одного образца (RT5) удалось секвенировать с очень высоким качеством.

Самое главное открытие в данной работе состоит в том, что в изученных образцах (RT5 и RT6) позднего бронзового века (3800 лет назад) найден вышеописанный ген ymt, который обеспечивает передачу бактерий с блохами и радикально повышает ее вирулентность. Именно с этим вектором передачи связывают бубонную форму чумы. Молекулярная датировка показала, что Y. pestis приобрела ген ymt около 4 тыс. лет назад, вслед за чем численность ее популяции резко увеличилась. Этот вывод примерно на тысячу лет удревняет данное эволюционное событие, так как в статье [1] было сделано предположение, что это случилось не ранее, чем 3 тыс. лет назад. Что касается места этих событий, то авторы считают, что их можно привязать к месту образца RT5, т. е. к западноевразийской степи.

Однако у RT5 еще не было другого важного для вирулентности гена — гена pla, содержащегося в плазмиде pPCP1. Так что, по-видимому, в позднем бронзовом веке чумная палочка передавалась всё же не так эффективно, как в эпохи Античности и Средневековья.