Анализ древней ДНК показал эволюцию бактерии, вызывающей возвратный тиф

Исследователи из Института Фрэнсиса Крика и Университетского колледжа Лондона проанализировали древнюю ДНК бактерии Borrelia recurrentis, вызывающей возвратный тиф, чтобы определить, когда она эволюционировала для распространения через вшей, а не клещей, и как при этом теряла и приобретала гены.

Этот переход мог совпасть с изменениями в образе жизни людей, такими как скученное проживание и начало торговли шерстью.

Бактерии B. recurrentis вызывают возвратный тиф — заболевание с множественными повторяющимися эпизодами лихорадки, которое сегодня встречается в регионах с плохими санитарными условиями или скученностью, например, в лагерях беженцев. Это дальний родственник бактерий, вызывающих сегодня болезнь Лайма.

В исторических записях Британии упоминаются периоды «потливой горячки» или «эпидемической лихорадки», которые могли быть вызваны B. recurrentis, но из-за ограниченности данных точная причина этих вспышек остаётся неизвестной.

Становление адаптированной к человеческой вше

В исследовании, опубликованном в Science, учёные секвенировали полный геном четырёх образцов B. recurrentis. Их образцы, возраст которых составляет от 2300 до 600 лет, включают самый древний на сегодня геном B. recurrentis. Древняя ДНК была получена из зубов инфицированных сотни лет назад людей.

Сравнив древние геномы с современными B. recurrentis и её ближайшим клещевым родственником B. duttonii, исследователи обнаружили, что виды, вероятно, разделились около 6000–4000 лет назад.

В процессе перехода от клещей к вшам большая часть генома была утрачена, но со временем были приобретены и новые гены. Эти генетические изменения повлияли на способность бактерии уклоняться от иммунной системы и обмениваться ДНК с соседними бактериями, что указывает на специализацию B. recurrentis для выживания в человеческой вше.

Идеальные условия

Расхождение с клещевым предком произошло во время перехода от неолита к раннему бронзовому веку. Это была эпоха изменений: одомашнивание животных и жизнь в более плотных поселениях могли облегчить передачу B. recurrentis от человека к человеку.

Исследователи также предполагают, что развитие овцеводства для получения шерсти в это время могло дать преимущество патогенам, передающимся через вшей, поскольку шерсть создаёт лучшие условия для откладывания яиц.

Эволюция B. recurrentis подчёркивает, что сочетание генетических и экологических изменений может помочь патогенам легче распространяться и инфицировать популяции.

Пуджа Свали, первый автор исследования: «Добавление четырёх древних геномов B. recurrentis позволило нам создать эволюционную временную шкалу и пролить свет на то, как генетика бактерии менялась со временем. Хотя наблюдается тенденция к распаду генома по мере адаптации к вектору — человеческой вше, мы показали, что эволюция B. recurrentis была динамичной примерно до 1000 лет назад».

Понтус Скоглунд, соавтор: «Древняя ДНК может углубить наше понимание значимых, но малоизученных болезней, таких как возвратный тиф. Изменения в человеческих обществах, такие как новые материалы одежды или жизнь в больших группах, могли позволить B. recurrentis сменить вектор и стать более летальной».

Люси ван Дорп, соавтор: «Способность B. recurrentis распространяться и вызывать болезнь, по-видимому, зависит от контекста. Древняя ДНК позволяет предположить важную роль прошлых взаимодействий и поведения людей в создании условий, способствующих распространению болезни».