Бактерия Yersinia pestis вызвала несколько опустошительных эпидемий чумы в прошлом. В последние годы ДНК патогена детально изучена, прослежена его эволюция, извлечено почти 200 штаммов из человеческих останков. И только один неполный геном удалось обнаружить в животном — крысе — времен Средневековья.
Все известные штаммы чумы произошли от единого предка, существовавшего на территории современной Самарской области, на Средней Волге. Изначальный источник этих ранних форм — мелкие млекопитающие, скорее всего, грызуны. Среди них инфекцию разносят блохи, поражая время от времени крупных животных и человека.
Помимо приспособленной к блохам линии Yersinia pestis, вызывающей у человека бубонную форму чумы, ученые обнаружили более ранний вариант, существовавший четыре тысячелетия назад — в позднем неолите и раннем бронзовом веке (Late Neolithic Bronze Age, или LNBA).
Линия LNBA сохранялась почти в неизменном виде на протяжении двух тысяч лет, распространяясь среди разных сообществ от запада Европы до Монголии благодаря мобильным степным народам. Странно, что у этого варианта патогена не было генов приспособления к блохам, что затрудняет поиски его источника и переносчика в дикой природе.
Международный коллектив ученых во главе с Феликсом Кеем из Института инфекционной биологии общества Макса Планка (Германия) проанализировал останки домашних животных из Аркаима — древнего памятника на Южном Урале, связанного с синташтинской и петровской археологическими культурами бронзового века. Из костей овцы возрастом без малого две тысячи лет до нашей эры извлекли генетический материал чумной палочки линии LNBA. Причем на филогенетическом древе этот геном оказался рядом с тем, что находили у человека. Статью об этом разместили на сайте электронного архива научных статей и препринтов по биологии bioRxiv.org. Среди авторов — исследователи из Института экологии растений и животных УрО РАН, Уральского и Алтайского федеральных университетов.
Авторы воссоздали вирулентные свойства открытой ими «овечьей» версии Yersinia pestis, опираясь на его предковую линию, и смоделировали сценарии распространения, применив филодинамику и теорию популяционной генетики. В отличие от современного варианта чумной палочки, линия LNBA возникала под действием очищающего отбора и имеет признаки параллельной эволюции, установили ученые.
Согласно описанной в статье гипотезе, население Аркаима вело пастушеский образ жизни и могло заражаться чумой от домашних животных. Выпас скота, лошадей приводил к более частым контактам с дикой природой, в частности степными грызунами, такими как сурки. Эти животные и сейчас служат основным переносчиком инфекции в Центральной и Восточной Азии. А на западе Китая зафиксированы заражения овец, поедающих или лижущих тушки сурков.
Таким образом, сделали вывод ученые, блохи как переносчики патогена в этом случае не обязательны: распространение происходило при контакте людей со скотом. Это ограничивало масштабы заражения и вело к локальным вспышкам, а не масштабным эпидемиям, что подтверждает палеогенетика.