Starověká zubní DNA odhalila virus herpes způsobující „opary“

Foto: Dr. Barbara Veselka/Univerzita Kodaň

Zuby dávno mrtvých lidí a zvířat odhalují historii novodobých patogenů

Starověká DNA extrahovaná ze zubů lidí, kteří žili dávno, přináší nové informace o minulých i současných patogenech.

V jedné z nejnovějších studií vědci poprvé odhalili a sekvenovali starověké genomy herpesu ze zubů dávno mrtvých Evropanů. Kmen herpes viru, který dnes způsobuje vředy na rtech u lidí – nazývaný HSV-1 – se kdysi předpokládalo, že se objevil v Africe před více než 50 000 lety. Ale nová data, zveřejněná v Science Advances dne 27. července, naznačují, že jeho původ byl mnohem novější: asi před 5000 lety v době bronzové.

Zjištění naznačují, že měnící se kulturní praktiky během doby bronzové, včetně vzniku romantického líbání, mohly zahrnout do meteorického vzestupu HSV-1.

Tato a další studie související s DNA extrahovanou ze zubů vedou k překvapivým pohledům na naši společnou historii s nemocemi, říká Christiana Scheib, archeomolekulární bioložka na univerzitě v Tartu v Estonsku. „Všechny patogeny, které dnes máme, byly kdysi novými infekcemi,“ říká. „Je důležité studovat starověkou DNA, abychom mohli porozumět těmto minulým zkušenostem a ochránit budoucí generace před epidemiemi.“

Průlomy v kostech

Zuby jsou pokladnicemi pro starou DNA, protože mají schopnost chránit biologické molekuly před degradací. V posledním desetiletí vědci používali stále výkonnější sekvenační technologie k rekonstrukci genomů dávno mrtvých lidí a zvířat – nejstarším byl mamut, který zemřel před 1,6 miliony let – pomocí DNA nalezené v jejich zubech.

V tomto procesu také protřídily genetický materiál bakterií a virů uchovaných v zubech. Stoličky, řezáky a podobně mají ve svých kořenech krevní cévy, takže když člověk nebo zvíře zemře, tyto kosti se stanou úložištěm všech patogenů, které se v době smrti pohybovaly jejich krevním řečištěm.

Uvědomění si, že zuby jsou skrýší pro patogenní DNA, otevřelo studium starověkých nemocí „zcela jinému druhu znalostí, než jaké jsme mohli získat dříve“, říká Martin Sikora, výzkumník starověké genomiky na univerzitě v Kodani v Dánsku.

Tato genetická informace poskytla výzkumníkům molekulární důkazy, aby mohli přesně určit, kdy a kde byly patogeny v danou dobu, říká Sikora. V roce 2013 vědci použili DNA extrahovanou ze zubů, aby potvrdili, že Justiniánův mor, který se v šestém století přehnal Středozemním mořem a severní Evropou, byl prvním velkým ohniskem morové bakterie Yersinia pestis. A v červnu jiná skupina výzkumníků oznámila, že kmen Y. pestis, který spustil černou smrt – která ve čtrnáctém století zabila až 60 % lidí v některých částech Eurasie – se pravděpodobně vyvinul v dnešním Kyrgyzstánu. Základ DNA ze zubů nalezených v této oblasti.

Prosévání zůstává

Studium starověké DNA může také pomoci výzkumníkům dozvědět se o historii méně smrtelných patogenů, jako je kmen orálního herpesu, který dnes infikoval asi dvě třetiny celosvětové populace mladší 50 let. V roce 2016 hledala Scheib a její kolegové stopy Y. pestis v 600 let starém zubu teenagera, který zemřel v nemocnici St. John’s Hospital v Cambridgeshire, Spojené království, když narazili na genetické sekvence, které se zdály odpovídat HSV-1.

Do té doby „nebyla vůbec publikována žádná starověká herpesová DNA“, říká. Nejstarší zaznamenaný genom herpesu byl izolován od někoho žijícího v New Yorku v roce 1925. Tento objev přivedl Scheib a její kolegy k hledání známek herpesu v dalších pozůstatcích. K tomu potřeboval tým najít lidi, kteří zemřeli s aktivní infekcí. HSV-1 tráví většinu času schováním v nervovém systému svého hostitele. Ale během období stresu se virus přesune do krevního řečiště a vzplane v „opary“.

Po protřídění desítek pozůstatků vědci nakonec našli a extrahovali herpes DNA ze zubů tří lidí, kteří zemřeli na aktivní infekce, včetně mladé ženy pohřbené v šestém století mimo dnešní Cambridge ve Velké Británii.

Vyhodnocením genetických mutací, které se vyvinuly mezi čtyřmi starověkými genomy, a jejich porovnáním s moderními kmeny HSV-1 vědci vyvodili, že všichni měli společného předka, který se objevil asi před 5000 lety. Před tím kolovaly různé verze herpesu, říká Scheib. Ale HSV-1 se vyvinul, aby je nemilosrdně překonal.

Polib a řekni

Co přesně vedlo tuto novou odrůdu herpes k tomu, aby byla úspěšnější než starší verze, stále není jasné. Ale Scheib říká, že analýza týmu naznačuje, že HSV-1 se objevil během období intenzivní migrace během doby bronzové, kdy se mohl spojit s lidmi, když se stěhovali do Evropy ze stepních pastvin Eurasie.

A mohlo se také rozšířit s rostoucí praxí romantického líbání, které bylo vynalezeno asi před 3 500 lety na indickém subkontinentu a pravděpodobně bylo později přijato v Evropě, během vojenských tažení Alexandra Velikého ve čtvrtém století. Herpes se obvykle šíří z rodiče na dítě blízkým kontaktem. Romantické líbání mohlo poskytnout HSV-1 rychlejší cestu k infekci lidí a mohlo pomoci viru překonat dřívější verze herpesu, říkají vědci.

Úplné odhalení historie herpesu a dalších patogenů bude vyžadovat starší a geograficky rozmanitější vzorky, ale tato studie je dobrým příkladem druhu informací, ke kterým lze přistupovat pomocí starověké DNA, říká Daniel Blanco-Melo, evoluční virolog na univerzitě z Washingtonu v Seattlu.

Teoreticky by vědci mohli sekvenovat DNA z patogenů, které infikovaly ještě starší lidi a zvířata, potenciálně žijící před milionem let, říká Sikora. To by mohlo vědcům umožnit dozvědět se o organismech, které infikovaly staré lidské druhy, jako jsou neandrtálci a denisovani. Technologická omezení však znamenají, že vědci jsou v současné době schopni sekvenovat pouze genetický materiál patogenů, které obsahují dvouvláknovou DNA, s výjimkou mnoha důležitých RNA virů, jako jsou ty, které způsobují obrnu a spalničky.

Přesto stará DNA poskytuje okno do naší společné historie s nemocemi, říká Sikora. „Jsme na začátku zrání tohoto oboru,“ dodává. „Očekávám, že v příštích několika letech získáme velmi vzrušující nové poznatky.“

Zdroj: NATURE