作者：王冠鴻發(fā)布日期：2018-05-14
七千年前，在德國中心的一個小村莊里，一位年輕男子在地上靜靜地躺著，已經(jīng)沒有了呼吸。他大約25到30歲，可能是一位農(nóng)夫。當(dāng)時的人們并不知道他為什么這么年輕就去世了。多虧現(xiàn)代強(qiáng)大的基因技術(shù)，能為七千年后的我們還原事情的真相--乙肝病毒感染了他的肝臟，終結(jié)了一段生命。
科學(xué)家們是如何穿越時空找到死因的呢？就在本周，科學(xué)家們用測序技術(shù)得到了迄今為止最古老的病毒DNA--乙肝病毒的一段序列；而這段序列就取自這位年輕死者的牙齒。這頓時在學(xué)界引起轟動，要知道，雖然過去幾十年來，人們逐漸能通過牙齒和骨頭測得人類的DNA，近幾年來，人們又能從牙齒和骨頭中提取出麻風(fēng)和瘧疾等細(xì)菌DNA，但因?yàn)椴《镜幕蛐蛄行《捉到?，人們最多只能得到幾百年前的基因序列，更別說是七千年前的了。這一發(fā)現(xiàn)，可以說在測序史上立下了一個里程碑。
圖 | 顯微鏡下的乙肝病毒（橙色）
更有趣的是，這個序列是同時被兩個研究小組測得，原材料來自不同的地理位置——這讓流行病學(xué)家躍躍欲試，因?yàn)樗麄兛梢越璐藱C(jī)會調(diào)查這個古老的病毒在歐亞大陸的傳播特征了！
第一個小組由來自德國的Ben Krause-Kyora和Johannes Krause領(lǐng)導(dǎo)。他們得到了三段分別來自7000年前、5000年前和1000年前的乙肝病毒序列，把結(jié)果先刊登在了bioRxiv上。
另一個小組來自哥本哈根大學(xué)，由Eske Willerslev領(lǐng)導(dǎo)。他們得到了12段跨越銅器時代（公元前2500年）至中世紀(jì)的乙肝病毒序列，并把結(jié)果發(fā)表在了《Nature》雜志上。
DT君在這里補(bǔ)充一句，之所以科學(xué)家們能夠通過牙齒和骨肉測的病毒序列，是因?yàn)橐腋尾《具M(jìn)入人體后能通過血液循環(huán)到達(dá)全身各處，并在骨頭中沉積。這就使得病毒序列能“僥幸”保存下來，被我們所發(fā)現(xiàn)。
但是，科學(xué)家們測得的乙肝病毒好像有些奇怪，它們的序列更接近現(xiàn)如今能感染黑猩猩和大猩猩的亞種，而不太像如今能感染人類的亞種?？茖W(xué)家們在五段序列中都發(fā)現(xiàn)了上述結(jié)果，這些序列來自兩個研究組，在空間和時間上都有較大的差異性，分布于德國到波蘭，7000前到3800年前。這種病毒幾千年前在人類群體中肆虐，后來卻像是突然間轉(zhuǎn)移了目標(biāo)，把其功力對準(zhǔn)了猩猩們。未解的謎題是，到底是人類感染了猩猩，還是猩猩感染了人類？這個病毒傳播范圍有多大？與此同時，科學(xué)家們卻在亞洲中部找到了與現(xiàn)如今感染全人類的乙肝病毒相似的古老的亞種。這個亞種和當(dāng)時歐洲流行的亞種又有何區(qū)別的？這些都是個謎。
來自多爾蒂研究所的病毒學(xué)家Margaret Littlejohn對此評論道，“這項(xiàng)研究很有趣，但是感覺隨之而來的是更多的謎團(tuán)。”Margaret的研究領(lǐng)域即為乙肝病毒的起源和進(jìn)化。
這個發(fā)現(xiàn)也讓人們聯(lián)想到了原始人類DNA。過去的“走出非洲”理論，是說人類起源于非洲，并從非洲遷移到世界各處；但是隨著測序技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)不僅只有一群“走出非洲”的人，而是在非洲源源不斷的產(chǎn)生了一波波不同的人種，不斷地向外遷移，甚至有些人會再遷移回非洲。而這些由非洲向外“發(fā)散”的種族們，在世界各地不斷的被新的種族所“取代”，最終的最終活下來并繁衍的便是現(xiàn)在的我們，而大部分種族面臨的是滅亡。聽起來，是不是很像乙肝病毒的種族進(jìn)化史呢？
這還不是最令人吃驚的。Krause-Kyora說，現(xiàn)在乙肝病毒的遺傳多樣性，相比古老的乙肝病毒真是九牛一毛。而Willerslev則表示，我們可以利用這種多樣性來預(yù)測未來乙肝病毒的進(jìn)化。“這些數(shù)據(jù)提供了過去病毒可能的變異型，而在未來這些變異型可能再度出現(xiàn)。”乙肝病毒的傳染率，在全球范圍內(nèi)從英國的0.01%到南蘇丹的22.38%不等，但是加在一起，一年之內(nèi)就能奪走90萬人的性命，預(yù)測其變異對治療該疾病至關(guān)重要。
古DNA研究專家Hendrik Poinar則為實(shí)驗(yàn)提供了進(jìn)一步的設(shè)想，他表示人們也許可以復(fù)活這些不同基因型的病毒，并進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn)來測試其分別是如何影響機(jī)體的。這些病毒亞種是毒性更強(qiáng)，還是更溫和?它們是否有周期性，或能導(dǎo)致特定的疾病？
兩個團(tuán)隊(duì)都選擇乙肝病毒作為研究對象是有原因的。首先，乙肝病毒的遺傳信息儲存在DNA中，這樣人們就可以用成熟的古DNA測序技術(shù)來得到序列，而相比之下RNA易降解，目前沒有很好的古RNA測序技術(shù)。其次，乙肝病毒導(dǎo)致的是慢性感染，這樣就可以讓病毒有充分的時間跑到人體的骨頭中儲存起來。
但是科學(xué)家們也在考慮其他病毒，比如皰疹病毒、能導(dǎo)致感冒的腺病毒、痘病毒等。重新從骨骼中提取病毒DNA很困難，但幸好，人們可以從“廢棄產(chǎn)物”中翻翻看。DNA并非直接從已經(jīng)分離的病毒、細(xì)菌、人體組織中提取的，而是多種來源的DNA混雜在一起，被“一視同仁”的切成小段。如果我們最后需要的是人類DNA，就像拼圖一樣，把來自人的DNA片段拼接到一起。這個過程中，沒有用到的DNA材料，就叫做“廢棄產(chǎn)物”，而這些廢棄產(chǎn)物中或許隱藏著大量的信息。如果人類DNA能告訴我們死者是誰，病原體DNA能還原死者死前經(jīng)歷了什么、他們的死因，那么或許也可以通過病原傳播揭露兩個不同種族的關(guān)系，即便這兩個種族間沒有雜交過。
Willerslev說，他們現(xiàn)在的工作是把過去樣本重新拿出來，這一次不是分析其中人類的DNA，而是各種病毒的。“我能說至少10%的樣本中含有病原微生物，并且光看牙齒樣本，至少50%有各種各樣的口腔感染。這些感染并非致死性的，但顯然它們對人體沒有什么好處，”他說。“這背后隱含的，是過去人們在飽受著各種疾病的折磨。這著實(shí)打破了我對銅器時代浪漫的幻想。”
參考：https://www.theatlantic.com/science/archive/2018/05/a-7000-year-old-virus-sequenced-from-a-neolithic-mans-tooth/559862/
來源：DeepTech深科技
