冰人胃病为人类迁徙至欧洲提供线索

冰人胃病为人类迁徙至欧洲提供线索

大约 5,300 年前,在意大利阿尔卑斯山的高处,出现了一个古老的犯罪现场。一名 40 或 50 岁的男人(在当时已经相当高龄)在躲避神秘袭击者时逃入高山,肩膀被箭射穿。尖锐的石箭头割伤了他的锁骨下动脉,他失血过多,几分钟内就死了。他的尸体慢慢地被冰雪覆盖,埋入冰川两侧。直到几千年后的 1991 年,两名奥地利登山者偶然发现了他保存完好的木乃伊尸体。

冰人,又名奥兹,可能是有史以来研究最深入的木乃伊。他的内脏和外貌都已被探索。这个可怜的人接受过 X 光检查、戳刺、检查、解剖等。他是少数几个基因组被详细测序的人之一。但就在人们似乎已经泄露了所有秘密时,他又透露了另一个秘密。

意大利博尔扎诺木乃伊和冰人研究所的微生物学家弗兰克·麦克斯纳和一个国际科学家小组最近发现了一种已灭绝的肠道细菌菌株,并对其进行了测序,这些菌株是从冰人体内挖出的。然而,幽门螺杆菌并不是普通的肠道微生物,在奥兹身上发现的菌株为早期人类的地理和迁徙路径提供了诱人的线索。

该研究结果今日发表在《科学》杂志上。

幽门螺杆菌:它是什么?

幽门螺杆菌位于地球上半数人类胃的酸性胃壁上。这种细菌与智人一起进化了至少 10 万年,特别适应了人类胃的酸性环境。它存在于第一批走出非洲的现代人类体内,此后一直沿着几乎相同的地理分布在全球各地。它的进化史与人类的进化史紧密相连,以至于幽门螺杆菌及其多种菌株的分布模式与语言的分布模式相匹配。因此,幽门螺杆菌已成为人类在世界各地迁徙和扩散历史的标志。

幽门螺杆菌不仅在父母和子女之间传播,而且在个体之间传播,尤其是儿童之间。南非文达大学的生态学家、这项研究的共同作者 Yoshan Moodley 指出,“过去十万年里,人类的卫生条件远不如现在,也没有抗生素,所以孩子们在泥土里玩耍、吃泥土、互相喂泥土……这正是幽门螺杆菌传播的方式。”

幽门螺杆菌并不是特别有益(尽管它可能对整个肠道生态很重要),但它很少有害。至少在现代社会是如此。在 50% 携带幽门螺杆菌的人类中,只有 10% 会患上导致溃疡或胃癌的疾病。不幸的是,对于冰人来说,他携带的现已灭绝的幽门螺杆菌菌株具有毒性,并显示出引起他体内炎症反应的迹象。

把它加到他的疾病清单上。在他被谋杀时,他的腿部和背部患有关节炎,肋骨骨折已愈合,手上有伤口(可能是以前的袭击造成的),血管钙化(即最终心脏病发作),并且显然患有乳糖不耐症。

他们是如何发现幽门螺杆菌的

为了进入冰人的胃部,研究小组首先必须解冻他。他通常被存放在意大利博尔扎诺的南蒂罗尔考古博物馆,那里温度适宜,温度为 20 华氏度,湿度为 98%。在博物馆工作的合著者阿尔伯特·津克 (Albert Zink) 表示,“该项目的第一个挑战是从冰人的胃部获取样本,而不会对木乃伊造成任何伤害。”解冻后,科学家们进行了一项令人出汗的程序,通过之前调查时的一个切口小心翼翼地伸入他的体内,成功地从奥兹干燥的胃中舀出了物质。

为了找到幽门螺杆菌,研究人员采取了“鸟击法”(即宏基因组学)——收集了冰人胃里所有东西的 DNA 样本。不幸的是,这会产生数百 GB 的数据,因此分离出幽门螺杆菌是一项艰巨的任务。

“将幽门螺杆菌序列与所有其他遗传物质(食物、微生物组、其他病原体和土壤细菌)分开就像大海捞针,”奥地利大学生物信息学家、这项研究的合著者托马斯·拉特伊 (Thomas Rattei) 说。但他们确实找到了,细菌的基因组包含一个惊喜。冰人胃病与现代欧洲幽门螺杆菌菌株不同,它与目前在印度北部发现的幽门螺杆菌更接近。

这一切意味着什么?

在现代欧洲发现的幽门螺杆菌菌株是另外两种菌株的混合体,一种来自北非,另一种当时遍布中亚和西欧,但如今只存在于印度北部。最初,科学家猜测这种混合可能发生在旧石器时代,即上一个冰河时代之后迁徙到欧洲的 10,000 至 52,000 年前。然而,在奥兹肠道中发现的这一发现表明情况并非如此。

冰人的幽门螺杆菌与欧亚菌株更相似——这种菌株目前仅在印度北部发现——而且它没有与北非菌株混合,这意味着大规模移民潮发生在奥兹 5,300 年前去世后的某个时间。现代欧洲人的祖先在奥兹时代仍然生活在欧洲,但他们的数量很少。

我们接下来要去哪里?

这项研究的最大发现之一,或许在早期人类迁徙的所有启示中都被忽略了,那就是这种特殊类型的研究是可能的。从保存完好的古人类干瘪的肠道中,一组科学家能够拼凑出一种古老微生物的基因组。这种微生物可以解开关于智人形成的大量秘密。

“[古代幽门螺杆菌] 基因组的几乎完整序列是独一无二的,而且非常有价值,”拉特伊解释道。“它让我们了解了未来新兴的古微生物学领域可以期待什么。” Zink 补充说,通过这一过程,他们可以研究来自世界其他地区保存下来的木乃伊——南美洲、亚洲、欧洲的沼泽木乃伊,甚至西伯利亚。(埃及的木乃伊经过防腐处理,即器官被移除,因此不会产生任何幽门螺杆菌。)

通过从古代人类的干瘪肠道中刮取幽门螺杆菌,我们可以追溯现代人类进化的轨迹,甚至可能揭开与现代人有关的人类健康秘密。目前看来,幽门螺杆菌的胃部旅程能告诉我们什么关于我们自己的信息还不得而知。也许,通过幽门螺杆菌和其他肠道细菌,世界上的其他木乃伊也能像冰人一样向我们透露他们的故事。

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