В доколумбовой мумии обнаружена бактерия, вызывающая скарлатину

Фото из открытых источников

Международная группа исследователей впервые идентифицировала бактерию, вызывающую скарлатину, в доколумбовой мумии в Боливии. Реконструировав геном этого многовекового патогена, команда, возможно, доказала, что это заболевание существовало в Америке еще до прибытия европейцев. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Скарлатина, заразная бактериальная инфекция, вызываемая Streptococcus pyogenes (стрептококк группы А), в последние годы переживает значительный всплеск заболеваемости. Хотя к 1940-м годам она была почти искоренена благодаря улучшению гигиены и доступу к антибиотикам, новые штаммы возобновили её распространение. Но хотя сегодня инфекцию лечить проще, скарлатина когда-то была одной из ведущих причин смерти детей во всем мире.

Эта бактерия способна вызывать не только скарлатину. Наряду с более легкими инфекциями, такими как стрептококковая ангина, она также может вызывать опасные для жизни инвазивные заболевания, такие как некротизирующий фасциит, токсический шоковый синдром и даже постинфекционные осложнения, такие как острая ревматическая лихорадка.

Но хотя мы знаем о его историческом и современном влиянии на здоровье человека, мы гораздо меньше знаем о его долгосрочной эволюционной истории, особенно о его вирулентности среди древних человеческих популяций. Учитывая нынешнюю распространенность этого патогена, понимание этой истории может помочь нам понять, как он будет вести себя в будущем. Поэтому обнаружение следов бактерии исследователями из Eurac Research, частного исследовательского центра в Южном Тироле, Северная Италия, при изучении естественно мумифицированных останков из Боливии, стало своего рода счастливой случайностью.

«Мы не искали именно этот патоген», — пояснил автор исследования Франк Майкснер, директор Евракского научно-исследовательского института изучения мумий. «При проведении генетического анализа мумий мы подходим к работе непредвзято, анализируя не только человеческий генетический материал, но и ДНК многочисленных микроорганизмов, присутствующих в человеческих останках».

С помощью радиоуглеродного датирования и генетического анализа было установлено, что мумия принадлежала молодому мужчине коренного происхождения. Вероятно, череп был первоначально найден в чульпе — типичной погребальной башне боливийского высокогорья.

При исследовании зуба мумифицированного человека, жившего в период между 1283 и 1383 годами нашей эры, в поздний промежуточный период, Майкснер и его коллеги обнаружили следы ДНК различных бактерий; среди них часто встречалась Streptococcus pyogenes. Они решили провести более тщательное исследование этого конкретного патогена из-за его нынешнего значения в медицине.

Для реконструкции древнего генома команда использовала метод, называемый сборкой de novo, — вычислительный процесс, который восстанавливает геном с нуля, вместо того чтобы собирать воедино различные фрагменты ДНК, используя эталонный геном в качестве шаблона.

«Это можно сравнить с тем, как собираешь пазл, не зная, что изображено на коробке», — добавил соавтор исследования и микробиолог Мохамед Сархан из Eurac Research. «Этот метод имеет существенное преимущество при реконструкции древних геномов: мы не подвержены влиянию современных эталонов – мы работаем без предвзятых представлений. Это позволяет нам открывать совершенно новые идеи, а также выявлять генетические варианты, которые сегодня могут уже не существовать, например, вымершие штаммы бактерий».

Также этому способствовала удивительная сохранность бактериальной ДНК для своего возраста. Считается, что это связано с сухими и холодными условиями боливийского высокогорья — теми же самыми условиями, которые способствовали мумификации.

«Превосходная сохранность ДНК позволила нам реконструировать практически полный геном, получив массу информации и продемонстрировав, например, что бактерия уже была способна вызывать заболевание: древний штамм содержал многие — хотя и не все — патогенные гены, обнаруженные в современных штаммах Streptococcus pyogenes», — сказал один из соавторов исследования Гвидо Вальверде.

В качестве дополнительного доказательства того, что патоген до сих пор оставался незамеченным в древних образцах, исследователи, изучая другие общедоступные наборы данных древней ДНК, также обнаружили бактерию в образцах людей, живших в Европе около 4000 лет назад. Кроме того, они обнаружили близкородственные виды Streptococcus в останках горилл из Африки возрастом 200 лет.

Генетический анализ, проведенный командой, также показал, что эволюционные линии большинства современных штаммов Streptococcus pyogenes разошлись примерно 5000 лет назад. Это примерно то же время, когда люди стали вести более оседлый образ жизни и жить ближе друг к другу, что, возможно, способствовало распространению и диверсификации патогена.