当卡介苗失去效用,而结核杆菌出现耐药,人

虽然当下生活中,我们很少感受到结核病对我们的实质性影响。但若把统计数据摆在面前时,例如全世界有1/4的人口感染结核菌,其中1/10的人会出现结核病,你可能觉得有些惊讶;若进一步将这个比例转换成人口数,我们或许才感到震惊,原来结核病对人类的健康影响如此巨大。

更令人担忧的是,针对该病菌的疫苗卡介苗不那么管用的同时,全球结核杆菌耐药现象还进一步加剧。这也是为什么世界卫生组织(WHO)要先天下之忧而忧了。

那么,对于科学家而言,追本溯源,从进化角度挖掘线索,或许是揭秘这个病菌的关键一环。近期,科学家将结核杆菌感染人类的时间点往前推进了一大步。它比人类驯化动物这一事件出现得更早。

结核分枝杆菌

在叙利亚北部的达贾德·埃尔-穆加拉村遗址(Dja’deel’Mughara)里,有一座房子的土地板下埋葬着83具历经数千年时光的遗骸。是谁把他们安置于此的?这并非谜团,因为我们知道石器时代居于此地的古人类经常将逝去的亲友埋葬在自己家中。但他们的死因却极为出人意料。

当考古学家仔细检查遗骸时,他们发现其中5人曾患有结核病,这5具尸骨由此成为迄今为止我们所知的最古老的结核病确诊病例。

此发现意义重大。在死于约1万年前的人身上发现结核病的证据,无疑极大挑战了长期以来关于结核病起源的主流观点,也成为研究人员揭秘这一最致命传染病——结核病从何处开始感染人类群体,以及它如何在世界范围内传播——所需要的一个关键拼板。这不仅仅是学术探索的新窗口,也对我们当下寻找阻击结核病的新方法至关重要。当下,全世界每年至少有万人死于结核病。

结核病对全球健康的影响巨大

结核病由结核分枝杆菌引起,后者通常会感染呼吸系统并通过空气飞沫在人与人之间传播。从17世纪到19世纪,西方世界有20%的死亡事件都是结核杆菌造成的。德国微生物学家罗伯特·科赫(RobertKoch)因年发现此病原体而获得诺贝尔奖。

20世纪初,针对结核病的卡介苗诞生并被广泛使用。自第二次世界大战以来,人们更多使用抗生素和其他药物来治疗结核病。逐渐卡介苗在某些地区变得无效,而病原体拥有了耐药性。现在全球每年有1/4的人口会感染结核,虽然仅有大约1/10的感染者最终会患病,这意味着病原体每年实际感染的人数可以说是天文数字。而其在撒哈拉以南的非洲、东南亚以及东欧的肆虐更是夸张。

无论从哪个角度看,结核病对全球健康的影响巨大。

用瑞士巴塞尔大学的专家塞巴斯蒂安·加格纽(SébastienGagneux)的话说:“它杀死的人数比艾滋病毒和疟疾的总和还多,它给人类带来的风险怎么估计都不过分。”

世界卫生组织认同加格纽的观点:WHO在20世纪90年代初期宣布结核病进入了全球紧急状态,现在则大力投入于新疫苗研发工作,以期到年开发出理想的结核病终结者。致力于实现此目标的科学家们知道,了解结核分枝杆菌的进化起源将是他们成功的关键。

结核病的由来:比推测的时间早得多

长期以来,生物学家一直觉得他们清楚结核病的由来。引发人类传染病的细菌往往与令动物生病的病原体密切相关。例如牛型结核分枝杆菌常见于牛,却也可以感染人类。这就是为什么科学家推测当我们的祖先在驯化牛的过程中,结核病从牛传至人类。来自远古人类遗骸的证据似乎支持此类观点。欧洲、古埃及和中国的已知最古老结核病例可分别追溯至大约年前、年前以及年前;而我们的祖先在大约一万年前打开了农业之门,之后又开始驯化牛。

然而,一项发表于年的研究让这个优美的故事完全崩塌。

美国得克萨斯大学的约翰·卡佩尔曼(JohnKappelman)和同事声称他们已经在远古直立人身上发现了结核病的证据。

对古代骨骼和化石进行结核病诊断通常依靠识别身体异常,例如脊柱畸形、关节僵硬和颅骨内凹陷。卡佩尔曼及其团队表示,他们在出土于土耳其科卡巴斯的部分直立人头骨上发现了颅骨内凹陷的情况,而这些直立人遗骸可追溯到大约50万年前。

一些专家认为上述证据足够颠覆传统观点,但就现阶段来说,给远古的骨头诊断结核病的技术有多可靠,尚存争议,鉴于卡佩尔曼等人的工作成果意义极其重大,因此我们也的确应该报以更大的怀疑和谨慎去审视这些发现和结论。

不过对古代疾病的研究不必仅仅依赖此类证据。近年来,遗传学的进步令古病理学家得以利用古代和现代的DNA来重建病原体的进化过程。此外,一些新得到的遗传证据也表明卡佩尔曼等人的理论似乎确为真知:

年,法国巴斯德研究所的罗兰·布罗施(RolandBrosch)领导的一项研究发现,结核分枝杆菌的起源比牛型结核分枝杆菌的更古老,换言之,前者在牛被驯化前就在人类当中进化了。

年,布罗施团队发表另一项研究结论——人类病原体的历史长达万年。

然而,就算是遗传学家也不能认同布罗施等人的说法。约莫十年后,巴塞尔大学的加格纽和同事在观察了株结核分枝杆菌的完整基因组后得出结论——它大约出现于70万年前。

英国杜伦大学的古代疾病研究专家夏洛特·罗伯茨(CharlotteRoberts)表示:“DNA分析不是灵丹妙药。”由于所有证据都表明结核病很可能早在我们驯化动物之前便已出现于人类群体间,研究者不得不去化石处寻找更多证据。

达贾德·埃尔-穆加拉村遗址的五具遗骸便是在此背景下被发现的。

“死者之屋”出现

达贾德·埃尔-穆加拉村遗址是幼发拉底河西岸的一处遗址。大约11年前,这片区域开始有人类居住。村民们从事原始农业,驯化野牛(现已灭绝)。考古学家在为期三年的挖掘过程中发现了许多尸体,其中数量最多的一批来自被他们称为“死者之屋”的建筑群——五座古代房屋,历经许多个世纪的反复重建。

巴黎高等研究实践学院(EPHE)的乌萨马·贝克(OussamaBaker)和同事仔细观察了来自达贾德·埃尔-穆加拉村遗址的具遗骸,并发现其中10具似乎生前感染了结核病(包括在死者之屋下发现的83具中的5具)。

这10具遗骸有~年的历史了,其中7具来自向驯化野牛过渡的时期,但最古老的(包括一个在一岁左右夭折的婴儿)遗骸早于驯牛时期——对古代DNA的分析也证实了这一判断。

更重要的是,贝克团队在叙利亚一个名为TellAswad的地带发现了另一具带有结核病证据的遗骨(可追溯至~年前,同样早于驯牛时期)。此外,其他研究团队在现以色列境内发现了带有结核病物理及遗传证据的遗骸(来自一对母子)。

骸骨加遗传证据令人信服。尽管在细节上存有一些争论,但现在的研究者普遍认同,人类并非从牛身上感染了结核病,而且此恶疾折磨我们祖先的时间比我们想象的要长得多,而我们没在化石记录里清楚看到这一点的原因之一是古人类的遗骸实在太少了,另一个原因则是以往的研究者太过高估了在史前遗骸中发现结核病迹象的可能性——直到最近,临床研究显示,只有5%未经治疗的结核病患者会出现相关的骨骼损伤,这意味着科学家过去可能漏判了很多患结核的古人类,因为他们只以骨骼损伤这个小概率病征作为判断依据。

现在,研究者认为结核病起源于非洲的早期直立人,随着我们的祖先智人走遍全世界而一路进化。今天,引发结核病的细菌以7个世系存在(也有研究者发现了新的世系),每个世系都在特定的地理位置流行。

加格纽和同事分析指出,主要分布于东非和西非的世系1、5和6是最古老的,这表明人类结核病最有可能起源于东非或西非。大约6年前,新的世系出现,因为病原体与人类共同进化,适应世界各地的不同环境。当人们开始耕种时,结核杆菌活得更好了,原因不在于牲畜传播,而是农业使人口规模和密度增加。

致命的多样性

进化使结核杆菌成为一种致命的病原体。我们可以在亚洲清楚地看到这一点——高度传播的结核病大杀四方。古代证据和遗传证据都表明,世系2大约于4万年前跟随现代人类(解剖学意义上的)来至亚洲,然后在大约1万年前农业革命开始时增强了自己的毒力。最近的基因研究表明,高人口密度推动了病原体毒力的增加,其变异的趋势可能有助于解释为什么近几十年来它变得耐药。

在全球范围内,结核分枝杆菌的遗传多样性使结核病成为一种难以控制的疾病。随着人类进化,各种世系逐渐适应了不同环境里的宿主种群。这就是卡介苗在某些地区不那么有效的原因。然而,基因分析正在深入了解这些突变如何影响不同菌株的传播方式和能力——如果我们想更好抗击结核病,这是非常宝贵的信息。加格纽表示:“我们对遗传证据的理解将极大帮助世卫组织实现他们到年开发出新疫苗的目标。”

本文作者丽贝卡·巴特利(RebeccaBatley)是一位居住在伦敦的考古学家、历史学家和作家。

资料来源:Originsofakiller(NewScientist)END记得在看、点赞、


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