基因測序讓科學(xué)家解碼歷*的致命疾病
上世紀(jì)90年代初，沒有人相信這會成為可能。當(dāng)時Stone還是一名研究生，在德國馬普學(xué)會斯萬特·帕博實驗室工作，她曾試著識別古老天花和TB的基因標(biāo)記。這項研究是一項挑戰(zhàn)，病原體的基因組比人類基因小1000倍。回到那時，假如能夠使用聚合酶鏈反應(yīng)（PCR），測序來自化石的少量DNA標(biāo)記，研究人員會激動萬分。
那時Stone甚至無法攫取一些小塊的片段。她試著放大取自一具有400年歷史的意大利那不勒斯木乃伊的重型天花病毒，但是一無所獲。她放棄了古病原體研究，轉(zhuǎn)而研究古老DNA與猿和人類的進(jìn)化。
數(shù)年過去了，其他研究人員宣布使用PCR從骨骼殘骸中搜獲了TB，但是批評者擔(dān)心證據(jù)受到了污染。甚至當(dāng)他們能夠確定古TB時，PCR研究停滯在了如何關(guān)聯(lián)古TB菌株和現(xiàn)在的結(jié)核分枝桿菌，因為他們無法獲得足夠的古DNA，以揭示菌株間的不同。“我不在乎有人說自己從1.5萬年前的樣本中提取了TB，我只想知道，你能告訴我有關(guān)這個TB的什么內(nèi)容。”丹麥哥本哈根大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家Thomas Gilbert說。
這大約發(fā)生在高通量測序儀器引發(fā)該領(lǐng)域革命的10年前。當(dāng)時PCR只能復(fù)制至少80個堿基對長度的DNA片段，但是古老DNA通常更小。新測序機(jī)器打開了古老基因的全新世界，包括轟動一時的冰河時代猛犸象，以及滅絕的尼安德特人和丹尼索瓦人的基因修復(fù)。
捕獲基因
通緝名單的*兇手是黑死病的“代理人”。1347~1351年，它橫掃歐洲，奪去一半人的生命。歷史文獻(xiàn)記載的腹股溝淋巴結(jié)炎十分像那些由耶爾森氏鼠疫桿菌引起的疾病。在抗生素出現(xiàn)之前，鼠疫似乎足以殺死上百萬生命，因此一些歷史學(xué)家懷疑，它是黑死病背后的“推手”。早期PCR結(jié)果表明，中世紀(jì)受害者遺骨上的遺傳標(biāo)記屬于現(xiàn)代耶爾森氏鼠疫桿菌的一部分。但是罪名無法成立：實驗結(jié)果不能重復(fù)。
2011年加拿大麥克馬斯特大學(xué)的Hendrik Poinar、美國南卡羅來納大學(xué)的Sharon DeWitte和麥克馬斯特大學(xué)研究生Kirsten Bos從英國倫敦東史密斯菲爾德墓地尸骸的牙齒和骨頭中提取了DNA。這里埋葬了14世紀(jì)鼠疫的受害者。
聯(lián)合Krause和Schuenemann，兩個實驗室使用了“誘餌”——發(fā)現(xiàn)自現(xiàn)代耶爾森氏鼠疫桿菌的短基因片段——用于捕獲古老序列的類似延伸。研究人員清除了無法附在現(xiàn)代誘餌上的DNA。這讓他們不僅捕捉到了匹配序列，還發(fā)現(xiàn)了可能與現(xiàn)代基因不同的DNA。研究人員反復(fù)清洗了重疊的DNA片段，zui終平均每個核苷酸收集了30個副本。
結(jié)果顯示，倫敦瘟疫死者確實感染了耶爾森氏鼠疫桿菌。讓該研究小組驚訝的是，14世紀(jì)該桿菌的基因組與現(xiàn)代十分相似。目前，研究小組在探索是什么引發(fā)了高死亡率，是一種古老菌株還是中世紀(jì)死者較差的健康狀況。
