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黑死病细菌进化得不那么具侵略性,以便缓慢杀死宿主

了解更多关于鼠疫耶尔森氏菌(“黑死病”背后的细菌)的信息,它随着时间的变化导致了毒性较弱但持续时间更长的瘟疫。

作者:Sam Walters
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联合首席作者 Ravneet Sidhu 在麦克马斯特古代 DNA 中心检查一个古代人类牙齿。图片来源:麦克马斯特大学

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发表在《科学》杂志上的一项新研究表明,引起鼠疫的鼠疫耶尔森氏菌(Yersinia pestis)基因的变化可能导致了两次鼠疫大流行持续时间更长,其中包括始于“黑死病”的大流行。

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“我们的研究是首批直接研究我们至今仍能看到的古代病原体变化的研究之一,旨在了解是什么驱动了瘟疫的毒性、持续性和最终的灭绝,”麦克马斯特古代 DNA 中心主任、该研究的作者之一 Hendrik Poinar 在一份新闻稿中表示。

该研究表明,毒性较弱的鼠疫细菌可能会导致更长的鼠疫大流行——因为受感染的啮齿动物在死于感染之前存活(并传播鼠疫)的时间更长。


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三次鼠疫大流行

鼠疫耶尔森氏菌(Y. pestis)会感染啮齿动物和人类,并导致了三次主要的人类鼠疫大流行,所有这些大流行在最初爆发后都持续了数百年。第一次始于 500 年代;第二次始于 1300 年代;第三次始于 1800 年代(至今在亚洲、非洲和美洲的某些地区仍在继续)。

尽管这三次大流行在开始时都造成了毁灭性的后果,但第二次大流行是迄今为止最严重的。黑死病,其最初爆发,在 1347 年至 1352 年间杀死了欧洲约 30% 到 50% 的人口,并且至今仍是人类有记录历史上最致命的疾病浪潮。

为了解这些鼠疫大流行随时间如何变化,加拿大麦克马斯特大学和法国巴斯德研究所的科学家们研究了鼠疫耶尔森氏菌中一种被称为 pla 的毒力基因。该基因在鼠疫耶尔森氏菌基因组中重复多次,并允许细菌在受感染个体的体内 undetected 传播。


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基因与鼠疫

为了研究这个基因,科学家们研究了来自人类遗骸的鼠疫耶尔森氏菌的历史菌株,发现 pla 的重复次数在第一次和第二次鼠疫大流行期间有所减少。然后,科学家们测试了第三次大流行的鼠疫耶尔森氏菌,并用三种 pla 重复次数减少的菌株感染了小鼠。

“这三个样本使我们能够分析这些 pla 基因缺失的生物学影响,”另一位研究作者、法国巴斯德研究所鼠疫耶尔森氏菌研究部门主任 Javier Pizarro-Cerdá 在新闻稿中说。

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结果显示,pla 减少会降低小鼠感染鼠疫的毒性和增加感染的持续时间。根据研究作者的说法,这些变化可能导致啮齿动物在第一次和第二次大流行的后期存活更长时间,从而使它们能够传播感染更长时间。

“重要的是要记住,鼠疫是一种由老鼠引起的流行病,老鼠是流行病和大流行的驱动者。人类是意外的受害者,”Poinar 在另一份新闻稿中补充道。

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鼠疫耶尔森氏菌的持续威胁

尽管 pla 减少发生在第一次和第二次大流行开始约 100 年后,但科学家们强调,这两种变化都是随机且无关的。

“我们的研究揭示了鼠疫进化史中一个有趣的模式。然而,需要注意的是,目前在非洲、美洲和亚洲继续流行的绝大多数菌株都是高毒性菌株,”另一位研究作者、麦克马斯特古代 DNA 中心博士生 Ravneet Sidhu 说。

尽管仍然对当前人群构成威胁,但由于现代诊断和治疗,鼠疫耶尔森氏菌感染现在已更易于控制。

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“如今,鼠疫是一种罕见的疾病,但它仍然是一个公共卫生问题,并为我们广泛理解瘟疫如何出现和灭绝提供了一个模型。这个例子说明了病原体为了有效传播而采用的毒性平衡,”Pizarro-Cerdá 在新闻稿中说。


文章来源

我们的Discovermagazine.com作家在文章中采用同行评审研究和高质量来源,我们的编辑会审阅科学准确性和编辑标准。请查看本文使用的以下来源

  • Sam Walters

    Sam Walters 是《发现》杂志的副编辑,负责撰写和编辑关于考古学、古生物学、生态学和进化论等主题的文章,并管理几个印刷杂志版块。

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