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古代维京天花病毒基因组揭示了现代天花病毒的进化

来自北欧维京时代个体的远古病毒样本的基因组数据表明,早在大约1400年前,源于一种已经灭绝的分支的天花病毒(VARV)菌株就在人类中传播。

我们在维京人骸骨的牙齿中发现了新的天花菌株,并发现它们的基因结构与20年前消灭的现代天花病毒不同th世纪”,哥本哈根大学伦德贝克基金会地球遗传学中心主任、该研究的共同资深作者Eske Willerslev在一份声明中说。

威勒斯列夫补充说:“从这些骨骼中提取的1400年的遗传信息非常重要,因为它告诉我们导致天花的天花病毒的进化史。”威勒斯列夫还隶属于剑桥大学和威康桑格研究所。

对于一个研究发表在科学周四,他和同事们开始对来自欧亚大陆和美洲150年至3.1万年前的近1900个牙齿或骨骼样本进行鸟枪测序,将范围缩小到20多个至少有一个明显VARV序列的个体。他们随后的靶向捕获测序实验强调了大约970到1420年前安息在挪威、丹麦、英国和俄罗斯的维京时代的11个VARV感染个体,并获得了其中4个分离株的近乎完整的基因组序列。

“天花出现的时间线一直不清楚,但通过对已知最早的杀手病毒株进行测序,我们首次证明了天花在维京时代就存在,”哥本哈根大学的地球遗传学研究员、共同资深作者马丁·西科拉在一份声明中说。

研究小组指出,发现的维京天花病毒比过去研究中发现的最新确诊天花病例要早1000年左右。研究小组报告说,一个包含古代和现代的varv,以及额外的双链DNA正痘病毒(如骆驼痘和天花)的系统发育树,将古代varv菌株与近代史上与天花相关的病毒放在一个姐妹枝中。它们有一个最近的共同祖先,可以追溯到大约1700年前。

哥本哈根大学的病毒学家和地理遗传学研究员、第一作者Lasse Vinner在一份声明中说:“早期版本的天花在基因上更接近于沙鼠身上的动物痘病毒,如骆驼痘和土痘。”他解释说,新发现的天花病毒“并不完全类似于现代的天花,这表明病毒进化了。”

“了解这种病毒的基因结构将潜在地帮助病毒学家了解这种病毒和其他病毒的进化,”Vinner指出,“并为帮助科学家对抗新出现的病毒性疾病增加知识储备。”

虽然目前的发现指向了维京时代的天花病毒姐妹支株感染,但研究人员警告说,尚不清楚这些感染是否产生了类似于现代天花疾病的症状。即便如此,VARV分支病毒的标志是B16R基因失活,这与更有特征的天花病毒的发热症状有关,而且现代和古代的VARV病毒似乎都充斥着基因截断、片段或其他改变,使它们相对于非VARV正痘病毒失去活性。

“古代病毒基因组显示,在VARV的进化过程中,基因含量减少,基因失活的多种组合导致病毒能够在人群中广泛传播,”作者总结道。

为一个相关的观点的文章科学马德里自治大学的分子生物学研究员Antonio Alcami概述了天花进化过程中已知的里程碑,并讨论了与现代VARV病毒相关的病毒相比,古代形式的天花病毒可能产生相对温和的疾病的可能性。现代VARV病毒在20世纪夺走了数亿人的生命。

“也许这种(基因失活)推动了现代VARV进化,导致了毁灭性的天花流行,”Alcami说,“而侵略性较弱、传染性较低、致病性较低的古代VARV进化支却灭绝了。”

研究小组指出,导致天花的现代的、通常是致命的天花病毒被认为在1980年在全球范围内被根除,最后已知的病毒仅限于特定的实验室。即便如此,人们对这种疾病的担忧并没有消失,这激发了人们对从天花病毒进化到检测自然界中相关病毒的方方面面的兴趣。

作者解释说:“尽管已经根除了天花,但人们仍然担心,通过天花病毒的意外或故意重新引入、猴痘病毒对人类的适应、人畜共患病或另一种正痘病毒的基因工程,会再次出现类似天花的疾病。”

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