Восемьсот лет назад в захудалой фермерской общине на окраине Трои, которая когда-то была одним из легендарных городов древнего мира, 30-летняя женщина была погребена в выложенном камнем могила.
Как и другие кладбища византийской эпохи, кости женщины несли безошибочные признаки тяжелого аграрного существования. Но что-то еще привлекло внимание Хенрике Кизеветтер, археолога, связанного с проектом Троя в Тюбингенском университете, когда она курировала скелет: два кальцифицированных узелка, каждый размером с клубнику, расположенные у основания груди, чуть ниже ребер.
«Предварительно предполагалось, что это туберкулезные бугорки», - говорит Кейтлин Пепперелл, эксперт по эволюции патогенов из Университета Висконсин-Мэдисон и профессор медицины и медицинской микробиологии. Бактериальная инфекция, туберкулез характеризуется, часто, ростом кальцифицированных узелков в легких или других тканях. Однако ДНК, элементный и микроскопический анализ круглых белых камней исключили туберкулез, а также мочевые или почечные камни.
Вскрыв конкреции, исследователи обнаружили необычайно хорошо сохранившиеся микрофоссилии, минерализованные «клетки-призраки», которые очень напоминали бактерии из рода Staphylococcus, семейства, включающего высокопатогенный вид S. aureus.
Узелки и ДНК, запертые внутри их концентрических слоев кальция, были отправлены Хендрику Пойнару из Университета Макмастера, эксперту по древней ДНК, чья лаборатория известна своим мастерством в извлечении и реконструкции генетического материала из древних археологических и палеонтологических останков.
«Удивительно, но в этих образцах было достаточно ДНК, чтобы полностью реконструировать геномы двух видов бактерий, Staphylococcus saprophyticus и Gardnerella vaginalis, которые заразили женщину и, вероятно, привели к ее смерти», - говорит Пойнар.
В журнале eLife команда под руководством Пепперелла и Пойнара описывает молекулярный портрет смертельной инфекции. Работа дает представление о повседневных опасностях жизни в поздней Византийской империи, примерно в начале 13 века, а также об эволюции Staphylococcus saprophyticus, распространенного бактериального патогена.
«Обызвествление сделало маленькие крошечные чемоданы ДНК и перенесло их через 800-летний период времени», - говорит Пепперелл о узелках, которые образовались, когда женщина была еще жива, заключая бактериальные патогены в кальций и сохраняя их генетический материал. «В этом случае количество и целостность древней ДНК были экстраординарными. Обычно человек получает менее 1 процента целевого организма."
Узелки, говорит Пепперелл, также содержали человеческую ДНК женщины и то, что выглядит как ее плод мужского пола, но от 31 до 58 процентов сохранившейся ДНК принадлежало бактериям, ответственным за инфекцию женщины. «Было что-то действительно интересное в том, как сохранялся этот материал, - говорит Пепперелл. «Качество (генетических) данных не имеет себе равных».
Вещественные доказательства, по ее словам, предполагают, что причиной смерти женщины, которая произошла в последние десятилетия существования Византийской империи, был хориоамнионит, бактериальная инфекция плаценты, амниотической жидкости и оболочек, окружающих плод. Помимо ДНК женщины и бактерий, вызвавших ее инфекцию, исследователи идентифицировали древнюю ДНК Y-хромосомы, вероятно, плода мужского пола. «Немало женщин умерло от осложнений во время беременности и родов», - отмечает Кизеветтер, соавтор отчета eLife.
Нахождение случая материнского сепсиса в летописи окаменелостей, отмечает Пойнар, уникальна: «Нигде нет записей об этом», - говорит он. «У нас почти нет археологических данных о том, каким было материнское здоровье и смерть до сих пор».
Возможность извлекать ДНК из древних материалов и, в этом случае, реконструировать геномы микроорганизмов, ответственных за смертельную инфекцию, помогают заполнить картину сельской повседневной жизни восемь веков назад.
Штамм Staphylococcus saprophyticus, объясняет Пепперелл, отличается от того вида, который обычно заражает людей сегодня, и более тесно связан со штаммами, обнаруженными у домашнего скота. «Изолят Troy находится в очень интересном положении между коровьим и человеческим стафилококком. Похоже, что вирус, вызвавший ее заболевание, находился в другой нише, чем то, что мы видим сегодня, связанное с человеческими инфекциями».
Генетическая схема бактерии Staphylococcus saprophyticus, отмечает она, дополняет «довольно короткий список древних бактерий - холеры, туберкулеза, проказы, чумы, ДНК которых у нас есть».
Некоторые штаммы бактерий Staphylococcus, такие как Staphylococcus aureus, обычно встречаются на коже человека, где они обычно не представляют опасности для здоровья. Но бактерия может вызвать серьезную и даже смертельную инфекцию, если проникнет глубже в организм.
Staphylococcus saprophyticus, с другой стороны, может быть получен из окружающей среды. «Штамм из Трои принадлежит к родословной, которая обычно не ассоциируется с человеческими заболеваниями в современном мире», - объясняет Пепперелл, отмечая, что исторические записи указывают на то, что византийские крестьяне обычно жили со своим скотом. «Мы предполагаем, что человеческие инфекции в древнем мире были получены из пула бактерий, которые легко перемещались между людьми, домашним скотом и окружающей средой».
«Результаты остеологического анализа поздневизантийских захоронений из Трои хорошо вписываются в картину сельского населения», - говорит Кизеветтер о захоронениях среди руин города, наиболее известного как место действия Троянской войны. рассказывается в эпической поэме Гомера «Илиада». Считается, что дегенерация позвоночника и суставов, обнаруженная более чем у половины скелетов того времени, изображает жизнь в тяжелых полевых условиях.
«Люди боролись с физическими нагрузками и инфекционными заболеваниями, и лишь немногие доживали до 50 лет», - объясняет Кизеветтер.«Многие новорожденные не пережили младенчество, и почти все скелеты детей имеют признаки недоедания и инфекции». Она добавляет, что безудержный кариес среди населения, возможно, был результатом сельского рациона, богатого фруктами, такими как инжир и финики.
Сохранение бактериальной ДНК, как и сама инфекция, вероятно, было следствием беременности женщины, отмечает Пепперелл. «Плацента очень склонна к кальцификации, так как кальций поступает к плоду в больших количествах. Процесс биоминерализации может происходить очень быстро».