Средневековые рукописи сохранили ДНК опасного вируса возрастом тысячи лет
Средневековые рукописи оказались не только хранилищами текстов, но и неожиданными биологическими архивами. Учёные обнаружили в изготовленных из шкур животных пергаментных страницах ДНК вируса оспы овец и с её помощью восстановили историю опасного возбудителя, который поражал стада Евразии уже более 3700 лет назад.
Международная группа под руководством исследователей Университетского колледжа Дублина изучила древний генетический материал из археологических останков и исторических рукописей. Среди них оказались знаменитое Йоркское Евангелие возрастом около тысячи лет, один из древнейших английских словарей Corpus Glossary и другие документы из Британии и континентальной Европы.
В Средние века бумага в Европе ещё не стала основным материалом для книг. Многие рукописи создавали на пергаменте — специально обработанных шкурах овец, коз и телят. Благодаря этому каждая страница одновременно представляла собой образец ткани животного, сохранившийся на протяжении сотен лет.
Исследователи показали, что вместе с ДНК самого животного в таком материале может сохраняться и генетический материал возбудителей инфекций. В нескольких рукописях следы вируса оспы овец были обнаружены сразу на нескольких страницах, что указывает на возможность использования шкур животных из одного заражённого стада.
Оспа овец вызывается вирусом Sheeppox virus и представляет собой высокозаразную болезнь. Она способна быстро распространяться внутри стад, особенно тяжело поражая молодых животных. Инфекция может приводить к высокой смертности и наносить серьёзный ущерб животноводству за счёт потери животных и снижения производства шерсти, молока и мяса.
Однако одних средневековых книг оказалось недостаточно, чтобы заглянуть в далёкое прошлое вируса. Учёные объединили данные из пергаментов с ДНК, извлечённой из зубов древних овец, найденных на стоянках скотоводов Евразийской степи.
Самые ранние генетические следы вируса относятся примерно к 1700 году до нашей эры. Таким образом, исследование показывает, что оспа овец представляла угрозу для евразийского животноводства уже более 3700 лет назад.
Всего авторам удалось реконструировать 21 ранее неизвестный древний геном вируса оспы овец. Они охватывают огромный временной промежуток — от бронзового века в Евразийской степи до раннего Нового времени в Западной Европе. Несколько геномов удалось получить непосредственно из средневекового пергамента.
Это позволило сравнить древние варианты вируса с современными и проследить его эволюцию на протяжении тысячелетий.
Вирус оспы овец входит в род Capripoxvirus вместе с вирусом оспы коз и вирусом узелкового дерматита крупного рогатого скота. По расчётам исследователей, основные линии этих вирусов начали расходиться примерно от 11 500 до 3700 лет назад.
Этот период частично совпадает с крупными изменениями в истории животноводства — распространением одомашненных овец и перемещением стад между степными регионами Евразии и Европой. Массовое перемещение и содержание животных в больших группах могло создавать условия для распространения инфекций и приспособления вирусов к определённым хозяевам.
Неожиданный результат исследователи получили при анализе происхождения отдельных пергаментных страниц. ДНК вируса оспы овец обнаружилась не только на овечьих шкурах, но также на пергаменте из кожи коз и телят.
Однако этот результат нельзя однозначно считать доказательством того, что вирус заражал все эти виды животных. Во время изготовления пергамента шкуры могли обрабатываться вместе, находиться в одних растворах или соприкасаться друг с другом. Поэтому вирусная ДНК могла попасть на материал уже после смерти животного.
Тем не менее один из образцов телячьего пергамента оказался особенно интересным. Исследователи обнаружили больше вирусной ДНК на внутренней стороне кожи, чем на внешней. Авторы допускают, что в этом случае телёнок действительно мог быть инфицирован, хотя окончательно доказать это пока невозможно.
Сравнение древних и современных геномов выявило ещё одну особенность: вирус оспы овец оказался сравнительно стабильным. За несколько тысяч лет его геном изменился значительно меньше, чем можно было ожидать для некоторых других вирусов.
По мнению авторов, это может означать, что особенно важные изменения, позволившие вирусу приспособиться к овцам, произошли ещё на ранних этапах его эволюции. Понимание этих изменений потенциально может помочь исследователям разобраться, почему разные каприпоксвирусы предпочитают определённых животных.
Но одно из самых интересных следствий работы относится даже не к самому вирусу. Исследование показывает, что библиотеки и архивы могут содержать огромный, почти неиспользованный источник древней биологической информации.
Пергамент способен сохранять не только ДНК животного, из которого он изготовлен, но и генетические следы инфекций, существовавших в момент его жизни. Тысячи средневековых книг, хранящихся сегодня в библиотеках Европы и других регионов, потенциально могут содержать информацию о болезнях домашних животных, которые невозможно восстановить только по историческим хроникам.
Это открывает возможность буквально читать историю эпидемий не только по написанному на странице тексту, но и по самой странице. Сопоставляя происхождение и возраст рукописей с найденной ДНК, исследователи смогут прослеживать распространение заболеваний животных по регионам и столетиям.
При этом положительный анализ отдельного листа ещё не позволяет определить масштаб конкретной эпидемии или количество погибших животных. Для этого потребуется изучать значительно больше рукописей и сравнивать результаты из разных мест и периодов.
Тем не менее новая работа показывает, что материалы, веками считавшиеся исключительно культурными памятниками, могут одновременно служить своеобразными биологическими капсулами времени. Их исследование позволяет восстановить историю вирусов задолго до появления современной ветеринарии и систематических записей об инфекционных заболеваниях.
Исследование в журнале Science Advances.