趙振離
14世紀(jì),鼠疫席卷了歐洲。但最近的DNA分析表明,鼠疫在5000多年前就曾在那流行,并造成人類大量死亡。
一間靜悄悄的實(shí)驗(yàn)室里躺著一百多具古老人類遺骸??脊艑W(xué)家來到此處,采集了它們的DNA并進(jìn)行分析。可是當(dāng)看到分析結(jié)果的那一刻,考古學(xué)家們都驚呆了,結(jié)果顯示5000年前的歐洲人就曾被鼠疫折磨過!更令人驚訝的是,這次的鼠疫和14世紀(jì)席卷歐洲的鼠疫不太一樣!這究竟是怎么回事?
一個(gè)瘋狂的想法
5000~6000年前,中國還沒有正式的朝代,也許只有一些零零散散的部落。此時(shí)的歐洲也沒有國家,只有一些散居村落,坐落在有充足水源和肥沃土壤的地方。人們開墾土地,栽培谷物,飼養(yǎng)牲畜,過著自給自足的農(nóng)耕生活。
但是在這期間,歐洲本地農(nóng)民像是突然集體失蹤了一樣,人口數(shù)量急劇下滑,而且涉及的范圍非常廣??脊艑W(xué)家一直搞不懂這是為什么。一個(gè)可能的解釋是,農(nóng)民們死于一種致命的傳染病,因?yàn)橐呀?jīng)沒有任何其他更合理的原因了。可是幕后元兇到底是哪一種致命的流行病呢?考古學(xué)家百思之后,產(chǎn)生了一個(gè)念頭:有沒有可能是鼠疫呢?
恐怖的黑色斑點(diǎn)
在深入分析之前,我們先得了解一下鼠疫的歷史。
鼠疫,是因感染鼠疫桿菌而引發(fā)的疾病。人類被鼠疫桿菌感染后,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重發(fā)熱、淋巴結(jié)炎、肺炎、咳嗽和腹瀉等癥狀,幾天內(nèi)鼠疫桿菌就能將感染者殺死。當(dāng)然,今天我們已經(jīng)可以用抗生素來直接殺死鼠疫細(xì)菌。但如果患者不進(jìn)行治療,那么緊接著他的淋巴和肺部會(huì)被感染,發(fā)展成肺鼠疫,或淋巴腺鼠疫。
肺鼠疫是最活躍、最致命的鼠疫變異。在人病死之前,會(huì)經(jīng)常咳出泡沫狀液體,甚至咳血。通過咳嗽和呼吸,鼠疫細(xì)菌就能在人和人之間傳播。
相比于肺鼠疫,淋巴腺鼠疫的致命性稍微弱些,但仍極具傳染性。淋巴腺鼠疫會(huì)使患者皮膚下面的組織壞死,皮下出血,然后血液會(huì)凝固住,形成恐怖的黑色斑點(diǎn)(鼠疫被稱作黑死病的由來)。
人類第一次有記錄的由它引發(fā)的瘟疫發(fā)生在公元541年的地中海。大規(guī)模的疫情對(duì)當(dāng)時(shí)的拜占庭帝國造成了巨大損失,史書上將此次鼠疫稱為查士丁尼大瘟疫。之后的第二次大瘟疫,也就是14世紀(jì)泛濫歐洲的黑死病。
據(jù)史料記載,第二次大瘟疫的傳播有一個(gè)特別重要的角色——跳蚤,身體內(nèi)有鼠疫桿菌的跳蚤叮咬人類,導(dǎo)致人類被感染。而在14世紀(jì)的歐洲,街道上幾乎滿是跳蚤,鼠疫傳播速度非???。那時(shí),為治療鼠疫,人們用盡一切稀奇古怪的治療方法,比如有的人吃下了糞便和草木灰;有的人將活蟾蜍抱到胸前祈禱,期望能治愈疾病,但療效甚微。很多人相繼痛苦死去,在短短5年時(shí)間內(nèi),鼠疫就無情地奪去了1/3歐洲人的生命。人類快速地死亡還帶來了一系列的負(fù)面影響:勞動(dòng)力缺失,村莊廢棄,農(nóng)田荒蕪,緊隨著便是歐洲的大饑荒,更多的人死去,陰暗的死亡氛圍籠罩這片大陸,揮之不散。如今人們回顧歷史時(shí),仍舊對(duì)這場(chǎng)殺傷力極強(qiáng)的瘟疫心懷畏懼。
101個(gè)骨骼的測(cè)定
對(duì)比之下,5000多年前的人類集體失蹤的情況,跟14世紀(jì)鼠疫肆虐的場(chǎng)景似乎確實(shí)有點(diǎn)相似。有了這個(gè)瘋狂的想法之后,科學(xué)家們開始尋找鼠疫留下的歷史痕跡。他們打算分析101個(gè)骨骼的DNA(從牙齒中采集),而這些骨骼的主人們都是生活在3000~5000年前歐洲大陸的古人類,或許它們能透露一些答案。
可是,古人類骨骼的DNA通常保存得很差,由于受到技術(shù)的限制,早些年科學(xué)家?guī)缀鯚o法從他們的骨骼中提取DNA。直到不久前一種新方法的出現(xiàn)——下一代測(cè)序法,可在納米級(jí)別分析DNA序列,速度超級(jí)快,能同時(shí)對(duì)上千到上百萬條序列進(jìn)行測(cè)定。它幾乎能分析所有DNA樣品,無論是從人類、動(dòng)物體內(nèi),還是微生物中提取出來的DNA。
新方法成為了科學(xué)家分析古人類的好幫手。從101個(gè)古牙齒中,科學(xué)家分離了超過890億個(gè)微小的DNA片段。此外他們還利用計(jì)算機(jī)軟件細(xì)細(xì)查看這890億個(gè)DNA片段,尋找是否有鼠疫桿菌留下的痕跡。一個(gè)月后,科學(xué)家有了答案:在101具骨骼中,有7具包含了鼠疫桿菌的DNA。其中,最古老的DNA是來自于一具5000多年前西伯利亞的古人類骨骼。
一眨眼的工夫,鼠疫第一次出現(xiàn)的時(shí)間倒退了近3500年。
“發(fā)育不良”的致命菌
可是,科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)了這7具古人類骨骼中鼠疫桿菌的差別。如果鼠疫桿菌要靠跳蚤傳播,它必須有兩個(gè)重要基因,一個(gè)是 ymt基因,另一個(gè)是變異的pla基因。在7具骨骼中,只有一具含有的鼠疫桿菌DNA中同時(shí)存在這兩種重要基因。那是一具年輕的骨骼,它的主人生活在3000多年前的亞美尼亞。而剩下的6具(包括5000前的骨骼)所含有的鼠疫桿菌DNA并沒有這兩種重要基因。這說明什么呢?這要從重要基因的功能說起。
首先是ymt基因,它能將鼠疫桿菌保護(hù)起來,不受跳蚤腸道毒素的影響,還能破壞跳蚤的消化系統(tǒng),導(dǎo)致跳蚤饑腸轆轆變得饑不擇食,瘋狂暴躁起來,狠狠噬咬人類,與此同時(shí),還會(huì)把胃里的東西和鼠疫桿菌一同吐在人類皮膚的傷口上,使人類被感染。而變異的pla基因使得鼠疫桿菌能在人體的不同組織間轉(zhuǎn)移,使鼠疫桿菌從肺部進(jìn)入血液和淋巴節(jié),破壞淋巴系統(tǒng),最終引發(fā)淋巴腺鼠疫(皮膚下出現(xiàn)黑色斑點(diǎn))。
重要基因的缺失,好像在暗示著5000年前的鼠疫桿菌還沒有“發(fā)育完好”,無法入侵淋巴系統(tǒng)。所以,這種古老鼠疫桿菌不能導(dǎo)致淋巴腺鼠疫,只能導(dǎo)致肺鼠疫。
致命的DNA交換
讓我們?cè)谀X海中還原這樣一幅場(chǎng)景:5000多年前生活在歐洲的人類祖先,本來一切都好好的,但是有一天,他們發(fā)現(xiàn)自己呼吸變得不順暢了,緊接著,他們的肺部就像是一個(gè)破風(fēng)箱,一呼一吸之間都嘎嘎作響。他們開始接二連三地發(fā)燒、咳嗽,甚至咳出鮮血,他們無力地躺在床上,只能在絕望的咳嗽中等待死亡。這是令人悲傷的畫面,但卻是發(fā)生在歷史上的真實(shí)事件。
不過,一些實(shí)驗(yàn)表明,發(fā)育不良的古老鼠疫桿菌可能沒有立即致命的威力。一些科學(xué)家認(rèn)為在5000多年前,許多人在歐洲和亞洲之間遷移走動(dòng),或許古老、殺傷力小的鼠疫桿菌并沒有立即殺死它的感染者,因此感染者可以帶著身上的鼠疫桿菌走了很長距離,將疾病傳播開來,導(dǎo)致大范圍內(nèi)很多人同時(shí)死亡,人口數(shù)量急劇下降。
后來,大概在3000~3600多年前,鼠疫桿菌可能是從其他細(xì)菌那里“吸收”了ymt基因和變異的pla基因,使自己能夠在跳蚤體內(nèi)生存,然后通過跳蚤來感染人類——成為了名副其實(shí)的黑死病,而后在14世紀(jì)的歐洲上演了一場(chǎng)大規(guī)模的殺戮。
大科技·科學(xué)之謎2016年10期