Περιεχόμενα
Τον 16ο αιώνα, στη χώρα που σήμερα είναι γνωστή ως Μεξικό, υπήρξε μια ξαφνική και δραματική μείωση του πληθυσμού. Η ασθένεια εξαπλώθηκε αφού οι Ευρωπαίοι κατέκτησαν την περιοχή και ως αποτέλεσμα πέθαναν εκατομμύρια αυτόχθονες.
Μέχρι πρόσφατα, πίστευαν ότι οι Ευρωπαίοι είχαν φέρει την ασθένεια μαζί με το DNA τους, αλλά το ακριβές παθογόνο που ευθύνεται ήταν άγνωστο.
Τώρα μια ομάδα επιστημόνων εξήγαγε αρχαίο ιικό DNA από τα δόντια των θυμάτων των επιδημιών, τα οποία ήταν θαμμένα κάτω από ένα νοσοκομείο και ένα παρεκκλήσι της αποικιακής εποχής στο Νέο Μεξικό.
Το DNA αποκαλύπτει ότι τα θύματα είχαν μολυνθεί από τον ιό της ηπατίτιδας Β και τον ανθρώπινο ιό Β19. Αντί για ευρωπαϊκή προέλευση όπως πίστευαν παλαιότερα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι ιοί πιθανότατα προέρχονται από την Αφρική.
«Οι ιοί φαίνεται να έχουν αφρικανική προέλευση και τρεις από τους ανθρώπους που αναλύσαμε ήταν επίσης γενετικά Αφρικανοί», λέει η María C Ávila Arcos, επίκουρη καθηγήτρια στο Διεθνές Εργαστήριο για την Έρευνα του Ανθρώπινου Γονιδιώματος στο Universidad Nacional Autónoma de México.
Εκείνη την εποχή, οι Ευρωπαίοι έμποροι και άποικοι υποδούλωσαν βίαια τους Αφρικανούς και τους μετέφεραν χιλιάδες μίλια μακριά, στην Αμερική. Οι σκληρές συνθήκες στα πλοία επέτρεψαν την ταχεία εξάπλωση των λοιμώξεων.
«Αυτοί οι άνθρωποι απήχθησαν και στη συνέχεια τοποθετήθηκαν σε υπερφορτωμένα, ανθυγιεινά πλοία σε εντελώς υπάνθρωπες συνθήκες», λέει η Ávila Arcos.
«Μόλις ο ιός έφτασε στην Αμερική, οι ιθαγενείς δεν είχαν εκτεθεί ποτέ σε αυτόν, επομένως ήταν εξαιρετικά ευάλωτοι. Εξάλειψε λοιπόν ένα μεγάλο μέρος του ιθαγενούς πληθυσμού».
Ξαναγράφοντας την ιστορία μέσω του DNA
Η ανακάλυψη είναι μια από τις πιο πρόσφατες στον τομέα της παλαιομικροβιολογίας, όπου οι ερευνητές εξάγουν θραύσματα μικροβιακού DNA από σκελετούς αιώνων.
Στη συνέχεια, το DNA ανακατασκευάζεται, επιτρέποντας στους επιστήμονες να διαγνώσουν μια ασθένεια ή κατάσταση εκατοντάδες ή και χιλιάδες χρόνια μετά το θάνατο του ατόμου. Η τεχνική αυτή αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε και κατανοούμε το παρελθόν μας.
Πάρτε για παράδειγμα την ευλογιά, μια καταστροφική ασθένεια που σκότωσε περίπου 300 εκατομμύρια ανθρώπους μόνο τον 20ό αιώνα. Η προέλευση του ιού της variola που προκαλεί την ευλογιά ήταν πάντα ασαφής.
Από ανέκδοτες αναφορές, οι ιστορικοί πίστευαν ότι μπορεί να υπήρχε από το 10.000 π.Χ., αλλά μέχρι πρόσφατα δεν υπήρχε καμία επιστημονική απόδειξη και η παλαιότερη επιβεβαιωμένη περίπτωση χρονολογήθηκε στον 17ο αιώνα χρησιμοποιώντας DNA που εξήχθη από μια μούμια στη Λιθουανία.
Ωστόσο, το 2020 η Barbara Muhlemann, διδακτορική φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, και οι συνάδελφοί της εξήγαγαν τον ιό της variola από τα δόντια σκελετών των Βίκινγκ που χρονολογούνται στο 600 μ.Χ.
Οι σκελετοί αποκαλύφθηκαν σε 11 τοποθεσίες ταφής στη Δανία, τη Νορβηγία, τη Ρωσία και το Ηνωμένο Βασίλειο. Η ευλογιά βρέθηκε επίσης σε πολλά ανθρώπινα υπολείμματα από το Öland, ένα νησί στην ανατολική ακτή της Σουηδίας με μακρά ιστορία εμπορίου.
Το εύρημα προηγείται των πιο πρώιμων επιβεβαιωμένων κρουσμάτων ευλογιάς κατά 1.000 χρόνια. Η μελέτη παρέχει σαφείς αποδείξεις ότι οι Βίκινγκς, οι οποίοι ταξίδεψαν εκτενώς σε όλη την Ευρώπη και πέρα από αυτήν, έφεραν μαζί τους ευλογιά.
Εν τω μεταξύ, η ανάλυση του αρχαίου DNA έριξε επίσης φως στην προέλευση της πανώλης. Μια μελέτη του 2015 που αναλύει το μικροβιακό DNA από τα δόντια 101 σκελετών διαπίστωσε ότι το βακτήριο που προκαλεί πανώλη, το Y. pestis, εξαπλώθηκε μεταξύ των ανθρώπων τουλάχιστον 3.000 χρόνια πριν από την πρώτη τεκμηριωμένη πανδημία πανώλης.
Οι ερευνητές βρήκαν το βακτήριο Y. pestis στο DNA επτά σκελετών, ο παλαιότερος από τους οποίους πέθανε πριν από 5.783 χρόνια.
Οι περισσότεροι ιστορικοί πίστευαν ότι η σύφιλη εξαπλώθηκε στην Ευρώπη από αυτό που τότε ονομαζόταν «Νέος Κόσμος».
Αν και η σύγχρονη πανώλη μεταδίδεται συνήθως μέσω αρουραίων που φέρουν μολυσμένους ψύλλους, η μελέτη έδειξε ότι το βακτήριο της πανώλης δεν απέκτησε τις μεταλλάξεις που ήταν απαραίτητες για τη μόλυνση των ψύλλων μέχρι την αλλαγή της 1ης χιλιετίας π.Χ.
Πριν από τότε πιθανότατα εξαπλώθηκε μέσω της επαφής ανθρώπου με άνθρωπο, με αποτέλεσμα τη λιγότερο σοβαρή πνευμονική πανώλη.
Μόλις απέκτησε την ικανότητα να μολύνει ψύλλους, εξαπλώθηκε γρήγορα, οδηγώντας σε ξεσπάσματα της βουβωνικής πανώλης (Black Death), μιας πανδημίας που εξάλειψε τον μισό πληθυσμό της Ευρώπης τον 14ο αιώνα.
Το αρχαίο DNA αλλάζει τον τρόπο που βλέπουμε μια άλλη σοβαρή ασθένεια: τη σύφιλη. Παλαιότερα πίστευαν ότι το πρώτο ξέσπασμα σύφιλης στην Ευρώπη εμφανίστηκε το 1495 στην Ιταλία, αμέσως μετά την επιστροφή του Χριστόφορου Κολόμβου από το πρώτο του ταξίδι στην Αμερική.
Η σεξουαλικά μεταδιδόμενη ασθένεια ξέσπασε στο πεζικό του βασιλιά Καρόλου VIII της Γαλλίας, ο οποίος εκείνη την εποχή σχεδίαζε να κατακτήσει το Βασίλειο της Νάπολης. Η εξουθενωτική ασθένεια στη συνέχεια εξαπλώθηκε γρήγορα σε όλη την Ευρώπη.
Καθώς το ξέσπασμα συνέβη αμέσως μετά την επιστροφή του Κολόμβου και του πληρώματος του από το πρώτο τους υπερατλαντικό ταξίδι, οι περισσότεροι ιστορικοί πίστευαν ότι η σύφιλη εξαπλώθηκε στην Ευρώπη από αυτό που εκείνη την εποχή αναφερόταν ως «Νέος Κόσμος». Αλλά η υποστήριξη για μια διαφορετική θεωρία αυξάνεται.
Το 2020, η Verena Schuenemann, καθηγήτρια αρχαιολογικής επιστήμης που συνδέεται με το Πανεπιστήμιο της Βασιλείας και το Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης, ηγήθηκε μιας ομάδας που εξήγαγε DNA από εννέα άτομα των οποίων τα οστά έφεραν τις χαρακτηριστικές βλάβες της σύφιλης.
Τα λείψανα ανασύρθηκαν από νεκροταφεία στη Φινλανδία, την Εσθονία και την Ολλανδία. Οι ερευνητές εντόπισαν τουλάχιστον τρία ξεχωριστά στελέχη του Treponema pallidum, του παθογόνου που προκαλεί τη σύφιλη, καθώς και άλλες ασθένειες όπως το εκτροπή – που βρίσκονται πλέον μόνο στις τροπικές περιοχές.
Η χρονολόγηση των σκελετών και των φέρετρων με άνθρακα επιβεβαίωσε ότι τα άτομα πέθαναν από τις αρχές έως τα τέλη του 15ου αιώνα, υποδηλώνοντας ότι η σύφιλη κυκλοφορούσε ήδη στην Ευρώπη πριν επιστρέψει ο Κολόμβος από το παρθενικό του ταξίδι.
Οι υπολογισμοί που βασίζονται στο ποσοστό μετάλλαξης του βακτηρίου της σύφιλης υποδηλώνουν επίσης ότι η προέλευση της νόσου προηγείται της εποχής άφιξης του Κολόμβου.
«Γνωρίζουμε ότι η εξάπλωση των παθογόνων παραγόντων συνδέεται με εμπορικούς δρόμους», λέει η Schuenemann.
«Βλέπουμε ότι με τη σύφιλη, την πανώλη και τη λέπρα – κάθε φορά που οι άνθρωποι άρχισαν να ανταλλάσσουν ταξίδια και εμπορικές συναλλαγές, έφερναν επίσης ευκαιρίες για τα παθογόνα να ταξιδέψουν».
Αντίθετα, αυτό σημαίνει ότι το μικροβιακό DNA μπορεί να μας πει τόσα πολλά για την ιστορία των αρχαίων πανδημιών. Το ίδιο το DNA δεν είναι πρόβλημα. Αν και το DNA αποικοδομείται με την πάροδο του χρόνου, οι ερευνητές έχουν καθορίσει την αλληλουχία του γονιδιώματος ενός μάλλινου μαμούθ που έζησε πριν από ένα εκατομμύριο χρόνια.
Ωστόσο, είναι πιθανό πριν από περίπου 12.000 χρόνια πριν, όταν οι άνθρωποι υιοθέτησαν τη γεωργία, οι άνθρωποι δεν θα είχαν έρθει σε επαφή αρκετά συχνά για να προκαλέσουν πανδημία.
«Χρειάζεστε έναν ορισμένο αριθμό ανθρώπων για να μεταφέρετε πραγματικά ασθένειες, επομένως τείνουμε να βλέπουμε αυτές τις ασθένειες να εμφανίζονται δίπλα στις πρώτες πόλεις. Όταν οι άνθρωποι άρχισαν να εγκαθίστανται, τότε χτύπησαν οι πανδημίες», λέει η Schuenemann.
Στοιχεία DNA από δόντια
Ένα εξαιρετικό μέρος για να αναζητήσετε αρχαίο μικροβιακό DNA είναι η οδοντική πλάκα. Αυτό το κολλώδες υπόλειμμα, το οποίο συσσωρεύεται στα δόντια σας εάν δεν βουρτσίζετε σωστά, παγιδεύει βακτήρια, προκαλώντας τελικά τερηδόνα και ασθένεια των ούλων.
Τελικά η πλάκα υφίσταται μια διαδικασία ανοργανοποίησης, οπότε σκληραίνει, «παγιδεύοντας» το DNA των αρχαίων στοματικών βακτηρίων και ιών μέσα. Η αποκωδικοποίηση αυτού του μικροβιακού γονιδιώματος δίνει στους επιστήμονες πρόσβαση σε έναν θησαυρό πληροφοριών σχετικά με την υγεία των προγόνων μας.
Για παράδειγμα, το πολυεθνικό πρόγραμμα Ιατρικής χρησιμοποιεί ανθρώπινη οδοντική πλάκα για να συνδυάσει την ιστορία του τρόπου με τον οποίο αντιμετωπίστηκε η λέπρα κατά τον Μεσαίωνα στην Ευρώπη.
Με επικεφαλής την Emanuela Cristiani από το Πανεπιστήμιο Sapienza της Ρώμης, η ομάδα ανέλυσε την πέτρα των δοντιών που ανασκάφηκαν από τα μεσαιωνικά νεκροταφεία του St Leonard’s στο Peterborough της Αγγλίας και του Saint-Thomas d’Aizier στη Γαλλία.
Η ομάδα βρήκε ίχνη τζίντζερ σε ορισμένα άτομα, υποδηλώνοντας ότι έγιναν προσπάθειες για τη θεραπεία της πάθησης. Για παράδειγμα, ο Κωνσταντίνος ο Αφρικανός, ένας διάσημος γιατρός του 11ου αιώνα μ.Χ., έγραψε για την προετοιμασία θεραπειών που περιέχουν τζίντζερ και άλλα βότανα για την ανακούφιση του πόνου στο στομάχι που προκαλείται από τη λέπρα.
Σε ορισμένους ασθενείς βρέθηκε επίσης υδράργυρος, ο οποίος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη των ατελειών του δέρματος και ως αναλγητική αλοιφή. Αυτό υποδηλώνει ότι αντί να στιγματίζονται απλώς οι πάσχοντες, τα θύματα φροντίζονταν.
Διάγνωση καρδιακών παθήσεων και Αλτσχάιμερ
Η αλληλουχία του οδοντικού DNA μπορεί να κάνει περισσότερα από το να μας λέει τι μολυσματικές ασθένειες είχε ένα άτομο όταν πέθανε. Στο μέλλον, η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να αποκαλύψει πώς ήταν και το στοματικό μικροβίωμα ενός ατόμου – το τεράστιο και ποικίλο σύνολο βακτηρίων, αρχαίων και μυκήτων που ζουν μέσα και γύρω από το στόμα σας.
Αυτές οι πληροφορίες, με τη σειρά τους, θα μπορούσαν να μας πουν για τις μη μεταδοτικές ασθένειες (ΜΚΝ) στην αρχαιότητα. Τα NCD είναι χρόνιες παθήσεις που δεν είναι αποτέλεσμα ενός μεμονωμένου μολυσματικού παράγοντα.
Περιλαμβάνουν καταστάσεις όπως οι καρδιακές παθήσεις, ο διαβήτης, η ρευματοειδής αρθρίτιδα και η νόσος του Αλτσχάιμερ.
«Υπάρχουν μελέτες που χρονολογούνται δεκαετίες πίσω και δείχνουν πώς η στοματική υγεία και το μικροβίωμα του στόματος σχετίζονται με αυτές τις καταστάσεις», λέει η Abigail Gancz, βιολογική ανθρωπολόγος στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια.
Σε ένα πρόσφατο άρθρο, η Gancz υποστηρίζει ότι καθώς οι δεσμοί μεταξύ του στοματικού μικροβιώματος και των NCDs είναι τόσο καλά εδραιωμένοι, μπορεί να είμαστε σε θέση να χρησιμοποιήσουμε αρχαίο μικροβιακό DNA για να συμπεράνουμε εάν και οι αρχαίοι ανθρώπινοι πληθυσμοί βίωσαν αυτές τις καταστάσεις.
Αν και θεωρούνται συχνά ως σύγχρονες ασθένειες που προκαλούνται από ανθυγιεινούς τρόπους ζωής, στην πραγματικότητα δεν έχουμε ιδέα σε ποιο βαθμό επικρατούσαν στους προγονικούς ανθρώπινους πληθυσμούς, επειδή η συντριπτική πλειονότητα των NCD δεν αφήνει διακριτικά ίχνη στον σκελετό. Ωστόσο, υπάρχουν ενδείξεις ότι ήταν παρόντες, αν και όχι στον ίδιο βαθμό με σήμερα.
«Υπάρχει η υπόθεση ότι οι άνθρωποι στο παρελθόν ζούσαν σύντομη, βάναυση ζωή, αλλά πολλοί από αυτούς έφτασαν σε μεγαλύτερη ηλικία και θα είχαν βιώσει αυτές τις μη μεταδοτικές ασθένειες», συμπληρώνει.
Η Gancz ηγείται του έργου Ancient Systemic Disease, το οποίο στοχεύει να αποκαλύψει τη σύνδεση μεταξύ των αρχαίων ανθρώπινων μικροβιωμάτων και της παρουσίας NCDs. Μέχρι στιγμής, έχει αναλύσει τους σκελετούς 192 Βρετανών ατόμων που χρονολογούνται από τη μεσαιωνική έως τη βιομηχανική περίοδο.
Το έργο περιλαμβάνει την επίπονη αποκωδικοποίηση του μικροβιακού DNA που βρέθηκε στην οδοντική πλάκα για να ανακαλύψει ποια βακτήρια και ιούς είχε το άτομο όταν πέθανε. Αυτό στη συνέχεια συγκρίνεται και συσχετίζεται με γνωστούς δείκτες ασθένειας που υπάρχουν στον σκελετό του ατόμου. «Υπάρχουν διάφορες βλάβες στους σκελετούς που υποδηλώνουν ασθένεια», λέει η Gancz.
Για παράδειγμα, κοιλότητες ή αποστήματα στα δόντια του ατόμου μπορεί να υποδηλώνουν ότι το άτομο έπασχε από περιοδοντική νόσο. Μπορείτε επίσης να εντοπίσετε σημάδια συστηματικής φλεγμονής κοιτάζοντας τα οστά ενός ατόμου.
Για παράδειγμα, η αρθρίτιδα μπορεί να οδηγήσει σε οπτική παραμόρφωση στη μορφολογία των οστών.
«Υπάρχει καλός λόγος να πιστεύουμε ότι μεγάλες μεταβάσεις όπως η αγροτική επανάσταση είχαν τεράστιο αντίκτυπο στην ανθρώπινη υγεία.
Τα οστά είναι ζωντανά πράγματα που αλλάζουν κατά τη διάρκεια της ζωής τους, επομένως τα οστά θα έχουν διαφορετικές μορφές και υφές ανάλογα με το αν κάποιος βίωνε ενεργά άγχος», λέει η Gancz.
Όταν ολοκληρωθεί, η έρευνα θα πρέπει να επιτρέψει στους επιστήμονες να εξετάσουν το στοματικό μικροβίωμα ενός σκελετού και να χρησιμοποιήσουν αυτές τις πληροφορίες για να υπολογίσουν την πιθανότητα να πάσχουν επίσης από χρόνια ασθένεια.
Αυτό θα επιτρέψει στους ερευνητές να παρακολουθούν πώς έχουν αλλάξει οι συνθήκες όπως η αρθρίτιδα και η παχυσαρκία με την πάροδο του χρόνου, συμπεριλαμβανομένης της επίδρασης που είχε η αγροτική επανάσταση, η εκβιομηχάνιση και η αστικοποίηση σε αυτές τις συνθήκες.
Υπάρχει καλός λόγος να πιστεύουμε ότι μεγάλες μεταβάσεις όπως αυτές είχαν τεράστιο αντίκτυπο στην ανθρώπινη υγεία. Για παράδειγμα μια μελέτη του 2013 διαπίστωσε ότι το στοματικό μικροβίωμα των προγόνων μας άλλαξε και έγινε πιο ανθυγιεινό, αφού μετατραπήκαμε από κυνηγοί-τροφοσυλλέκτες σε αγρότες.
Το εύρημα υπογραμμίζει τον ρόλο που είχαν τα παθογόνα στη διαμόρφωση της ανθρώπινης ιστορίας. Όμως μια τέτοια έρευνα δεν έχει μόνο ιστορικό ενδιαφέρον. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της υγείας των σύγχρονων ανθρώπων.
Ένας από τους στόχους της έρευνας είναι να αναπτύξει μεταμοσχεύσεις μικροβιώματος αντικαθιστώντας ένα ανθυγιεινό στοματικό μικροβίωμα με ένα υγιές.
«Φανταστείτε μια μέρα που δεν χρειάζεται να βουρτσίζετε τα δόντια σας, καθώς έχετε μικρόβια στο στόμα σας που δεν προκαλούν στοματική νόσο. Αυτό μπορεί να είναι κάτι στο οποίο μπορούμε να φτάσουμε εξετάζοντας τα μικρόβια που είχαν οι άνθρωποι πριν από την ευρεία παρουσία αυτές οι σύγχρονες στοματικές παθήσεις», λένε οι ειδικοί.
«Πάντα λέω στους ανθρώπους ότι θα ήθελα να είχα δόντια σαν Νεάντερταλ, επειδή οι Νεάντερταλ είχαν εξαιρετική στοματική υγεία ως επί το πλείστον. Εάν μπορούσαμε να πάρουμε τη μικροβιακή τους σύνθεση και να τη χρησιμοποιήσουμε ως οδηγό για την ανάπτυξη σύγχρονης στοματικής μικροβιακής μεταμόσχευσης, θα μπορούσαμε να προσπαθήσουμε να διορθώσουμε η τρέχουσα κατάσταση στην οποία βρισκόμαστε, όπου το 90% των Αμερικανών θα αναπτύξει τερηδόνα καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής τους».
