Ученые обнаружили следы пневмококка в ДНК людей бронзового века

Генетики из Московского физико-технического института (МФТИ) впервые обнаружили следы пневмококка в ДНК людей бронзового века. Учёные выделили и провели полногеномное секвенирование ДНК из зубного дентина людей, живших на территории Ярославской области около 4,5 тысяч лет назад.

Качество данных позволило впервые найти следы опасного патогена — бактерии Streptococcus pneumoniae. Работа выполнена в кооперации Московского физико-технического, Института археологии РАН, Института этнологии и антропологии им. Н.Н. Миклухо-Маклая РАН из Москвы и Института трансляционной биомедицины из Санкт-Петербурга. Результаты опубликованы в журнале Stratum plus. Открытие доказывает, что пневмококк циркулировал среди населения Русской равнины уже в эпоху бронзы.

Исследование стало возможным благодаря современным методам полногеномного секвенирования и сложному биоинформатическому анализу. Оно проводилось на образцах из Волосово-Даниловского могильника фатьяновской культуры. Для анализа учёные использовали  зубы четверых взрослых мужчин из погребений возрастом от 3,9 до 4,6 тысяч лет. Во всех четырёх случаях метагеномный анализ выявил наличие фрагментов ДНК пневмококка.

"При подготовке образцов в виде порошка из археологических зубов, при выделении ДНК и приготовлении геномных библиотек мы применили инновационный подход — все операции выполнялись в герметичных перчаточных боксах, с замещением в них атмосферы азотом особой чистоты. Это позволило при проведении высокопроизводительного параллельного секвенирования библиотек ДНК получить результаты с широким охватом генома и большой глубиной его прочтения. В результате, в частности,  была обнаружена ДНК бактерий. Это для нас — своего рода "удачная находка", которая открывает новое направление в исследовании палеопатогенов. Streptococcus pneumoniae мог бессимптомно существовать в дыхательных путях, но при ослаблении иммунитета вызывать пневмонию, отит и другие инфекции, часто смертельные, в доантибиотиковую эру", - рассказал один из авторов исследования, заведующий лабораторией исторической генетики, радиоуглеродного анализа и прикладной физики МФТИ Харис Мустафин.

Обнаружение патогена в столь древних находках — большая редкость. ДНК бактерий сохраняется гораздо хуже человеческой, а риск загрязнения образцов современными микроорганизмами крайне высок. До настоящего времени самым ранним свидетельством существования пневмококка считалась находка в куске березовой смолы из Дании эпохи неолита (около 5,7 тысяч лет назад). Обнаружение патогена в образцах бронзового века на Русской равнине является первым прямым доказательством его циркуляции в Восточной Европе в этот период. Учёные предполагают, что это может быть связано с тесным контактом людей с одомашненными животными.

"Есть гипотеза, что в климатической зоне Русской равнины в эпоху бронзы, к которой относится фатьяновская культура, при одомашнивании животных у человека с ними был очень близкий контакт, вызванный, в частности, с необходимостью в холодное зимнее время года размещать скот в жилище человека или в непосредственной близости от него. В этих условиях естественным образом возникают предпосылки заражения человека бактериальными инфекциями, свойственными животным, находящимся в режиме одомашнивания", - пояснил Харис Мустафин.

Параллельный генетический анализ подтвердил связь фатьяновцев с носителями культур шнуровой керамики и колоколовидных кубков Центральной Европы. Также выявлено их сходство с представителями синташтинской культуры Южного Урала — одного из центров металлургии бронзового века, где впервые появились колесницы. 

Дальнейшие исследования направлены на поиск других патогенов в палеопопуляциях Евразии и оценку реального влияния инфекционных заболеваний на жизнь и смертность древних сообществ.

Изображение (фото): Московский физико-технический институт