在时空中探查古代病原体 DNA 的动物考古记录

为什么古老的动物骨骼关乎我们的健康

当今多数危险的传染病要么源自动物，要么仍在动物与人类之间传播。然而，我们对这些疾病在遥远过去如何出现的认识仍然极其模糊。本研究转向一个不寻常的档案——数千年累积的动物骨骼和牙齿——以探问哪些病原体感染了古代的家畜与野生动物，它们传播得有多广，以及这些发现可能揭示出现代从动物跳到人类的人畜共患病的漫长起源的哪些线索。

在埋藏的骨骼中寻找线索

研究人员收集了346块骨头和牙齿，至少来自328只个体，出土于34处考古遗址，范围从欧洲延伸到中亚，时间跨度大约为过去5800年，从新石器时代一直到中世纪。大多数样本来自牛、羊、猪、山羊和狗等家养动物，但在一些野生物种在古代经济中扮演重要角色时也被纳入。团队并非随机取样，而是优先选取在外观上显示疾病迹象的骨骼——例如异常的新生骨形成、凹坑或病变——以及有时可保留血源性感染痕迹的牙齿。

读取隐藏的 DNA 指纹

在专门的洁净实验室中，团队从每块骨头或牙齿上钻取微量粉末并提取残留的 DNA。随后他们使用高通量测序从每个样本中捕获数百万段短 DNA 片段。去除人类 DNA 后，将剩余的遗传片段与一个大型的细菌及其它微生物参考数据库进行比对。一套严格的判定标准——例如典型的古代 DNA 损伤模式和覆盖微生物基因组的广泛区域——帮助区分真实的古代感染与现代污染。

来自家畜及其邻居的古代病原体

在346份样本中，有55份提供了至少一种致病或条件致病性细菌的可靠遗传证据，共获得116次不同的病原体“命中”，代表29种微生物。这些病原体包括人所熟知的致病细菌，如 Salmonella enterica，也有那些通常无害地定居于口腔或肠道但在特定条件下会致病的微生物。重要的是，外观上显示病变的骨骼比看似健康的骨骼更有可能含有病原体 DNA，这表明细致的古病理学检查是挑选有希望样本的有力方法。位于今日乌兹别克斯坦的蒂拉·布拉克（Tilla Bulak）遗址尤其突出：尽管它提供的样本不到总数的三分之一，却占了成功检测到病原体的一半以上，这暗示了当地埋藏条件和过去的疾病压力都会影响哪些生物证据能在记录中保存下来。

追踪现代病原体的古代近缘体

对两种与家畜相关的细菌——感染猪、牛并有时感染人的 Erysipelothrix rhusiopathiae 和引起乳制动物乳腺炎的 Streptococcus lutetiensis——研究人员回收到了足够的 DNA，可以将这些古代菌株置于包含现代基因组的进化谱系中。来自俄罗斯的一颗约4000年历史的牛牙携带的 E. rhusiopathiae 菌株位于该物种谱系的一个深分支，与现代多样性相关联但又有差异。同样，来自蒂拉·布拉克的三份青铜时代的绵羊和山羊样本产出的 S. lutetiensis 基因组形成了一个紧密的古代簇，位于当今谱系的基底。这些位置关系支持了古代 DNA 的真实性，并表明这些病原体在史前牧群中早已广泛存在且遗传多样，远在现代兽医识别它们之前。

洞见疾病深远历史的新窗口

通过结合动物骨病理学、考古学与古代 DNA，本研究表明动物考古记录能够揭示远超饮食与驯化的信息：它还能描绘仍然影响人类与动物的感染的早期历史。研究确认外观有病变的骨骼是富含病原体 DNA 的尤其有价值的目标，并展示了即便是片段化、覆盖度低的基因组也可以置入更广泛的进化图景中。由此，研究为将“一体化健康”（One Health）视角向千年以前延伸开辟了道路，使人类、其动物及其共同微生物之间的长期相互作用可以跨越时间与空间被追溯。

引用: W. Runge, A.K., Light-Maka, I., Massy, K. et al. Probing the zooarchaeological record across time and space for ancient pathogen DNA. Nat Commun 17, 3469 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71543-4

关键词: 古代 DNA, 动物考古学, 人畜共患病, 家畜病原体, 一体化健康（One Health）