Leletekből vett DNS-mintákkal megfejtették, honnan indult a nagy pestisjárvány

A Qubit a szabad és tájékozott magyar nyilvánosságért dolgozik. Segítsd a munkánkat!

A 14. századi nagy pestisjárvány (a „fekete halál”) Közép-Ázsiából, a mai Kazahsztán, Kirgizisztán és Kína határán található hegyvidéki területről érkezhetett Európába és Észak-Afrikába, derül ki egy új, régészeti, történeti és genetikai adatokon alapuló kutatásból.

A Nature-ben szerda délután közölt eredmények az emberi történelem legsúlyosabb járványának földrajzi eredetét tisztázzák – azét a járványét, amely hét év alatt, 1346 és 1353 között az akkori európai lakosság közel felének életét követelte, és jelentős hatást gyakorolt a késő középkori európai társadalmakra.

A Yersinia pestis baktérium pásztázó elektronmikroszkópos felvételenFotó: Rocky Mountain Laboratories/NIAID/NIH

Maria Spyrou és Johannes Krause, a Max Planck Evolúciós Antropológiai Intézet archeogenetikai tanszékének kutatói és társaik a kirgizisztáni Chüy-völgyben található Kara-Djigach és Burana temetőkben eltemetett emberektől vettek ősi DNS-mintákat, és többüknél sikerült kimutatni a járványt okozó Yersinia pestis baktériumot. A kutatók történeti, régészeti és genetikai vizsgálatok segítségével bizonyították, hogy a területen 1338 körül pusztító Y. pestis baktériumtörzs az európai és észak-afrikai nagy pestisjárványért felelős változatok közvetlen őse lehetett, és kereskedelmi útvonalakon juthatott el nyugat felé.

A nagy pestisjárványban több mint 75 millióan haltak meg Eurázsiában és Észak-Afrikában, ami a Föld akkori lakosságának hozzávetőleg 20 százalékát jelentette. Ezt további járványkitörések követték, Európában egészen a 18. századig, a Közel-Keleten és Afrikában pedig a 19. századig. A Yersinia pestis baktérium által kiváltott megbetegedés az Egészségügyi Világszervezet szerint az esetek 30–100 százalékában végzetes kimenetelű, de korai antibiotikumos terápiával hatásosan kezelhető. Ma a Y. pestis évente 1–2 ezer megbetegedést okoz, legnagyobb részt Peruban, a Szubszaharai Afrikában és Madagaszkáron.

A járvány kiindulási helye eddig nem volt ismert

Korábbi vizsgálatok a járvány kiindulási helyeként Nyugat-Eurázsia és Kelet-Ázsia közötti területeket vetettek fel, de ennél pontosabban nem sikerült földrajzilag elhelyezni. A mostani kutatást végző csoport 2019-ben, a Nature Communications folyóiratban publikált tanulmányában, 34 ősi pestisgenom vizsgálatával annyit viszont már megállapított, hogy a baktérium terjedése Kelet-Európából kezdődött

Emellett ősi és modern baktériumgenomok összehasonlításának hála az  szintén ismert volt, hogy a fekete halál kezdete négy Y. pestis-törzs gyors kialakulásával függ össze, melyek leszármazottai ezután gyakorlatilag világszerte elterjedtek. Bár Közép- és Kelet-Ázsiában már azonosítottak olyan mai baktériumokat, amelyek még e négy törzs kialakulása előtt váltak külön evolúciós értelemben, de Syprouék szerint az ősi DNS-minták hiányában itt megrekedtek a vizsgálatok. A kutatók továbbá úgy vélik, hogy a történeti kutatások a járvány nyugat-eurázsiai terjedésére összpontosító, eurocentrikus fókusza eddig megnehezítette a járvány eredetének meghatározását.

A 19. századi feltárások során megtalált sírkő, amelyen a „dögvészben halt meg” felirat olvashatóFotó: A.S. Leybin, 1886 augusztusa

A kutatók által vizsgált temetők Kirgizisztánban, az Iszik-köl tó közelében találhatók, ahova egy 14. századi, súlyos járvány áldozatait temették el. Az 1338–39-ből származó sírkőfeliratok a pestisre utaló „dögvészt” jelölik meg az eltemetett áldozatok halálának okaként, ami miatt már a korai vizsgálatok is pestisjárványnak tekintették az ekkor helyben történteket. Ahhoz, hogy jobban megértsék a Kara-Djigach és Burana temetők történeti kontextusát, a kutatók lefordították és elemezték a 19. századi feltárásukról fennmaradt archív információkat, majd ezt csúcstechnológiás ősi DNS-vizsgálatokkal kombinálták.

Spyrou és kollégái összesen 5 Kara-Djigachban és 2 Buranában eltemetett ember genetikai információját vizsgálták, és egypontos-nukleotid polimorfizmusokat (SNP), azaz a DNS nukleotidjainak egy-egy helyen történő megváltozásait azonosították bennük, melyek származásukról szolgáltatnak információkat. Négy ember esetében az 1,24 millió feltárt SNP elég információval szolgált ahhoz, hogy kiderüljön, az áldozatok a mai közép-ázsiai populációkkal állnak közeli rokonságban. Történeti feljegyzések és a temetőkből előkerült régészeti leletek, például sírkőfeliratok és felhalmozott pénzérmék alapján a kutatók úgy vélik, hogy a régióban diverz közösségek éltek, amelyek tagjai az Eurázsia különböző régióival való kereskedésből éltek.

Kereskedelmi kapcsolatokkal terjedhetett nyugatra a pestis

A kutatók ezután a hét áldozattól vett ősi DNS-mintán úgynevezett metagenom-szekvenálást hajtottak végre, amely meghatározza a környezeti mintában fellelhető összes élőlény, így a baktériumok genetikai információját is. Három, a Kara-Djigach temetőből származó mintánál sikerült az ősi Y. pestis DNS-ének nyomára bukkanni, olyan DNS-módosulatokkal, melyek igazolják, hogy a DNS-minta a 14. századból származik. A kutatóknak három ősi Y. pestis-genomot sikerült rekonstruálni, melyekből kettő volt megfelelő minőségű, míg az egyik az ősi DNS rossz megőrződése miatt kevésbé, ugyanakkor a baktériumot ennél is sikerült egyértelműen azonosítani. Az egyik jobb minőségű és a rosszabb minőségű genom különbségeinek összehasonlításával a kutatók feltárták, hogy azok egyetlen törzset reprezentálnak, és a köztük lévő különbségek külső szennyeződés eredményei. A baktériumgenomokat korábban publikált ősi és mai Y. pestis-genomokkal összehasonlítva egyetlen, csak a kutatók mintájára jellemző SNP-t találtak, de szerintük vélhetően az is szennyeződés eredménye.

Ezután az élőlények evolúciós rokonsági kapcsolatait feltáró filogenetikai vizsgálatot végeztek a baktériumgenomokkal. Arra jutottak, hogy a mintáik a nagy pestisjárvánnyal összefüggő baktériumtörzsek közvetlen őseinek helyzetét foglalják el, egyetlen SNP-különbséggel egy, a Volga régióból származó baktériumgenomhoz, és kettővel dél-, közép- és észak-európai ősi baktériumgenomokhoz képest. A nagy pestisjárványban szerepet játszó négy baktériumtörzs a filogenetikai vizsgálat alapján a 14. század első felében, 1308 és 1339 között vált el a kutatók mintáitól, a négy törzs egymástól pedig 1316 és 1340 között. A modern Y. pestis baktériumok közel 40 százaléka ehhez a 4 leszármazási vonalhoz tartozik a kutatók számításai szerint, ami szerintük meglepő, tekintve hogy egy történetileg legalább 5 ezer éve ismert baktériumról van szó.

Egy altáj mormota KazahsztánbanFotó: Alastair Rae

Annak megállapítására, hogy a helyi 14. századi minták a területen található baktériumokból, és nem a Chüy-völgybe behurcolt baktériumokból származnak, összehasonlították a mintáikat velük rokon, modern Y. pestis-változatokkal. Ilyenekből 164-et találtak, Kelet-Kirgizisztántól Északnyugat-Kínáig. Bár nem tudták kizárni, hogy a baktérium korábban más elterjedést mutatott, a jelenlegi adatok arra utalnak, hogy a mintáikban lévő törzs a Tien-san régióból származik. Manapság a Y. pestis gazdafajait a területen élő altáj mormota és a testük felszínén élősködő paraziták, mint a keleti patkánybolha (Xenopsylla cheopis) adják, így a kutatók szerint nem kizárt, hogy a nagy pestisjárványt elindító zoonózis is ezen fajokból történt.

A több különböző forrású bizonyíték a kutatók szerint támogatja azt az elméletet, hogy a nagy pestisjárvány közép-ázsiai eredetű, és valószínűleg a Tien-san régióban kezdődött, a 14. század elején. A járványhoz a baktérium gazdafajaira kiható hőmérsékleti és csapadékváltozások, valamint természeti katasztrófák járulhattak hozzá. A kutatók a régészeti bizonyítékok és történelmi feljegyzések alapján úgy vélik, a terület kereskedelmi kapcsolatai segíthették a járvány nyugat felé terjedését 1338 és 1346 közt, amikor a Fekete-tengernél az első járványkitörés elkezdődött. Emiatt úgy vélik, hogy az ázsiai kereskedelmi láncolatok jövőbeli vizsgálata segíthet megérteni a baktérium nyugatra való terjedését, ami a történelem legsúlyosabb járványához vezetett.

Pieter Bruegel 1526 körüli festménye, A halál diadala, amit egyes értelmezések szerint a fekete halál ihletettForrás: közkincs
A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: