5000年前，歐洲的新石器時代正處于鼎盛時期，農(nóng)業(yè)帶來了人口增長，宏偉的巨石墓葬（megalithic graves）見證了社會的繁榮。然而，在5300至4900年前，歐洲人口突然大幅下降，史稱“新石器時代衰退”（Neolithic decline）。人們至今仍在爭論其原因：是農(nóng)業(yè)危機(jī)？氣候變化？還是未知的瘟疫？

來自《Nature》的一項重磅研究，通過古代基因組學(xué)分析，揭示了5000年前瘟疫在斯堪的納維亞半島的傳播模式，并首次在多個巨石墓葬中找到了鼠疫桿菌（Yersinia pestis）的直接遺傳證據(jù)。這不僅為“瘟疫導(dǎo)致人口衰退”這一假設(shè)提供了有力支持，也讓我們得以一窺遠(yuǎn)古社會的結(jié)構(gòu)和疾病傳播模式。該研究題為“Repeated plague infections across six generations of Neolithic Farmers”。

研究的核心問題

本研究的核心問題是：新石器時代的瘟疫，是否僅僅是一次流行病的爆發(fā)？它背后是否隱藏著更深層次的家族關(guān)系和社會結(jié)構(gòu)的變化？這項研究的關(guān)鍵在于通過古代基因組學(xué)技術(shù)，解析新石器時代斯堪的納維亞地區(qū)的18名瘟疫陽性個體基因數(shù)據(jù)，重新構(gòu)建這些個體的血緣關(guān)系，揭示瘟疫傳播的軌跡，并探討這種傳染病與古代人類社會的交織。

研究方法

研究團(tuán)隊從瑞典和丹麥的多個考古遺址提取了古代人類的遺骸樣本，最終分析了108個個體的基因組數(shù)據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)的解碼，科學(xué)家們不僅揭示了瘟疫的傳播路徑，還重建了相關(guān)家族的血緣網(wǎng)絡(luò)和社會結(jié)構(gòu)。

樣本位置概覽

在這項研究中，研究人員首先將瘟疫陽性個體分為三類：低覆蓋基因組、高覆蓋基因組，以及部分未能完全解碼的樣本。通過對高覆蓋基因組的深入分析，科學(xué)家們能夠詳細(xì)探討古代瘟疫菌的多樣性，并重建其基因組樹。

瘟疫基因組

瘟疫的傳播軌跡

研究發(fā)現(xiàn)，瘟疫并非迅速席卷整個地區(qū)，而是以不同的速度和形式在不同家族間傳播。具體來說，新石器時代的瘟疫可以分為兩個主要群體：一個是最古老的瘟疫菌株（A型），另一個則是更晚期的B型和C型。這些瘟疫菌株不僅在不同家族間傳播，還呈現(xiàn)出不同的遺傳特征和時間差異。

令人驚訝的是，A型瘟疫菌株出現(xiàn)在最古老的個體身上，盡管這些個體與家族中的其他人沒有血緣關(guān)系，但他們的埋葬位置與家族的其他成員非常接近。這暗示了最初的瘟疫傳播可能始于家族的第一代，而后續(xù)的B型和C型菌株則出現(xiàn)在不同家族之間。

家族血緣與瘟疫的關(guān)系

通過對家族譜系的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)瘟疫的傳播與家族結(jié)構(gòu)有著密切聯(lián)系。在這些遺骸中，研究人員能夠追蹤到家族的血緣關(guān)系和代際分布，發(fā)現(xiàn)瘟疫在各代中的傳播模式。最早感染的個體來自家族的第一代，而在第四代和第五代，瘟疫的傳播顯得尤為嚴(yán)重。尤其是在第四代的左側(cè)家族中，幾乎所有人都被感染。

根據(jù)基因組數(shù)據(jù)重建的譜系

有趣的是，瘟疫似乎并未造成災(zāi)難性的死亡，盡管這些家族中感染率極高。研究表明，這些家庭的成員依然能夠生存并進(jìn)行埋葬，表明瘟疫可能并不像我們想象的那樣具有致命性。

瘟疫菌株的基因差異

除了研究瘟疫的傳播路徑，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，不同瘟疫菌株之間存在顯著的基因差異。通過對古代瘟疫基因組的分析，研究人員揭示了包括Y. pestis在內(nèi)的不同鼠疫菌株在基因組上的多樣性。特別是對于某些早期的瘟疫菌株（如A型和B型），其基因組包含了現(xiàn)代鼠疫菌株所不具備的某些基因變異。這些基因變異可能與瘟疫的傳播和致病性密切相關(guān)。

其中，研究人員發(fā)現(xiàn)，早期的瘟疫菌株（如A型和B型）攜帶一種與“Y. pseudotuberculosis”相關(guān)的基因，可能與這些古代瘟疫菌株的傳播方式和致病性有關(guān)。這些菌株的傳播路徑似乎更依賴于糞口傳播途徑，而非通過跳蚤傳播，可能造成了較為緩慢的傳播速度和較低的致病性。

然而，隨著基因突變的發(fā)生，C型菌株的致病性發(fā)生了改變。C型菌株的基因中發(fā)現(xiàn)了一個新型的基因組組合，可能使其具有更強(qiáng)的致病性。這種變異可能使得C型瘟疫成為一個具有更高傳播力和致死率的變種。

瘟疫的社會影響

盡管我們不能直接評估古代瘟疫的致死率，但從家族譜系中瘟疫的傳播模式來看，瘟疫在這些家庭中的傳播并未直接導(dǎo)致災(zāi)難性的死亡事件。這表明，新石器時代的瘟疫可能呈現(xiàn)為一種慢性疾病，而非一場短期內(nèi)毀滅性的疫情。與此同時，研究人員也指出，C型瘟疫的傳播和更高的感染率可能對家族的命運(yùn)產(chǎn)生了重要影響。

盡管所有個體最終都被埋葬在同一個墓地中，表明至少有人存活下來，但這些高感染率的案例也可能表明，瘟疫對古代社會的影響是復(fù)雜的，既有迅速傳播的風(fēng)險，也有慢性感染的長遠(yuǎn)影響。

總結(jié)

首先，瘟疫并非新石器時代斯堪的納維亞地區(qū)的稀有現(xiàn)象，反而是在人群中廣泛傳播的傳染病。通過對多個家系的追溯，研究表明瘟疫可能是通過人際間，甚至是人-虱子-人這種方式傳播，感染率高達(dá)17%。然而，瘟疫的致病性卻并非一成不變，早期瘟疫菌株的致病性可能有所不同，這與基因變異密切相關(guān)，特別是Y. pseudotuberculosis的遺傳變異可能讓某些瘟疫菌株的致病性更強(qiáng)。

其次，研究還揭示了新石器時代社會的家族結(jié)構(gòu)。Falbygden地區(qū)的社會組織呈現(xiàn)出明顯的父系親屬結(jié)構(gòu)，這與其它地區(qū)的研究結(jié)果有所不同。最后，結(jié)合瘟疫的傳播情況與社會結(jié)構(gòu)的變動，可以推測，瘟疫可能對當(dāng)?shù)厣鐣姆€(wěn)定性產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，甚至可能成為新石器時代社會衰退的潛在因素之一。

這項研究的發(fā)現(xiàn)對于我們今天應(yīng)對傳染病的挑戰(zhàn)仍然具有重要意義。歷史中的瘟疫不僅教會我們?nèi)绾胃玫乩斫饧膊鞑?，也提醒我們在面對全球健康危機(jī)時，要從人類歷史的經(jīng)驗中汲取智慧，審視社會結(jié)構(gòu)、傳播途徑以及疾病的多樣性。

來源：Seersholm, F.V., Sj?gren, KG., Koelman, J. et al. Repeated plague infections across six generations of Neolithic Farmers. Nature 632, 114–121 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07651-2

主編微信

注：添加微信請備注昵稱+單位+研究

生命科學(xué)綜合交流QQ群:681341860