欧亚大陆古代人类病原体的时空分布：畜牧业驯化与传染病负担增加的基因组证据

这篇开创性研究通过分析1,313例欧亚古代人类样本的宏基因组数据（覆盖37,000年），首次系统性重建了古代细菌、病毒和寄生虫的时空传播图谱。研究鉴定出5,486个微生物DNA信号（涉及492个物种），其中3,384个为已知人类病原体，揭示人畜共患病（zoonotic pathogens）在6,500年前随畜牧业普及而显著增加，为"第一次流行病学转变"理论（first epidemiological transition）提供了直接分子证据。

　　

摘要

通过对37,000年欧亚人类遗骸的宏基因组分析，研究揭示了病原体与人类文明发展的动态关系。研究团队开发的高通量计算流程从1,313例古代样本（涵盖西欧、中亚和东南亚）中鉴定出5,486个微生物DNA信号，包括214种已知人类病原体。特别值得注意的是，人畜共患病原体仅在6,500年前开始出现，与畜牧业驯化时间高度吻合。

主要发现

古代欧亚病原体图谱

研究采用新型计算流程（结合k-mer分类和metaDMG损伤分析）成功区分了内源性感染与环境污染DNA。在牙齿样本中，口腔共生菌如放线菌（Actinomyces）和链球菌（Streptococcus）检出率最高（分别达28.5%和18.1%），而土壤菌群如梭菌（Clostridium）在骨骼和牙齿中分布均匀。

引人注目的是42例鼠疫杆菌（Y. pestis）新病例的发现，将已知最古老病例推至5,745–5,474 cal. bp（西伯利亚贝加尔湖地区）。这些早期菌株缺乏pMT1质粒上的ymt基因（19 kb缺失），支持其传播能力有限的观点。

时空动态与驱动因素

贝叶斯时间序列分析显示：

• 鼠疫检出率在5,000 bp达到首个高峰，与欧亚草原（Eurasian Steppe）牧民迁徙事件同步

• 体虱传播的回归热螺旋体（B. recurrentis）在铁器时代呈现"爆发-静默"交替模式

• 人畜共患病信号在6,000 bp后持续升高，而专性人类病原体（anthroponotic）在2,500 bp后才显著增加

地理分析表明，草原人群的病原体负荷显著高于其他群体，可能与游牧生活方式相关。牙齿样本对血流感染病原体（如Y. pestis）的检出敏感性是骨骼样本的3.2倍。

突破性病例发现

研究首次报告了：

• 新石器时代钩端螺旋体病例（L. borgpetersenii，5,650–5,477 cal. bp）

• 中石器时代白喉杆菌（C. diphtheriae，11,336–11,181 cal. bp）

• 青铜时代疟原虫（P. vivax，4,750–3,750 bp）

• 维京时代同时感染天花病毒和小麻风杆菌（M. leprae）的病例

结论

这项研究为"第一次流行病学转变"理论提供了分子证据：

1. 畜牧业驯化导致人畜共患病负担增加

2. 草原牧民迁徙加速了病原体扩散

3. 病原体基因组进化（如Y. pestis获得ymt基因）改变流行模式

   研究建立的古代病原体数据库为理解现代传染病的进化起源提供了重要基线，同时揭示了生活方式变革对公共卫生的深远影响。