Pest: Historiens største dræber har levet blandt os i årtusinder
Med fossilt DNA afslører danske forskere, at pesten er meget ældre, end nogen har anet. Fundet kan kaste nyt lys over historien og være en medicinsk guldgrube.

Danske forskere har kortlagt pestbakteriens arvemateriale - blandt andet et 5.000 år gammelt kranium fra den yamnaya-kultur i Kaukasien. Yamanya-kulturen stod bag store omvæltninger i bronzealderens Nordeuropa. Kraniet er ceremonielt farvet med rød okker. I tænderne har forskerne nu fundet pestbakterien Yersinia pestis. (Foto: Rasmussen et al./Cell 2015)

 

En af historiens værste dræbere har myrdet løs meget længere tilbage i historien, end nogen har anet. Den konklusion er danskere forskere nået frem til, efter de har kortlagt pestbakteriers arvemateriale i 5.000 år gamle bronzealderskeletter fra Europa og Asien.

»Pest er et meget ældre fænomen, end hvad man troede, og var vidt udbredt i Europa og Asien selv før etableringen af byer,« siger professor Eske Willerslev ved Center for GeoGenetik på Statens Naturhistoriske Museum. Han har stået i spidsen for det nye studie.

Med studiet kan forskerne følge udviklingen af pestbakterien fra for 5.000 år siden og frem til den uhyggelige dræber, Den sorte Død, der i 1300-tallet pløjede igennem Europa og udryddede op mod halvdelen af befolkningen.

»Det er en meget fascinerende artikel,« siger professor Hendrik Poinar ved McMaster Universitet i Canada, som i 2014 satte den hidtidige rekord med 1.500 år gammelt DNA fra pest.

»Ud fra et evolutionært synspunkt viser studiet smukt, hvordan fossilt DNA kan give os en timing for tilegnelsen af nøgle-smittefaktorer, på den måde er artiklen et rent 'slam dunk',« siger han med reference til det amerikanske udtryk for en basketbold, der sidder rent i nettet.

Pestbakterien har formet vores historie

»Det er super spændende, det her,« siger professor Mikkel Heide Schierup fra Center for Bioinformatik (BiRC) ved Aarhus Universitet.

»Pest er noget af det allervigtigste, vi har i europæernes historie, og det er jo enormt spændende at vide, hvordan en ting, der har betydet så meget for os alle sammen, har udviklet sig og er blevet, som den er.«

Pestbakterien har efterkommere, der stadig hærger visse lande i dag inklusiv USA.

Studiet kan have store implikationer for sygdomsbekæmpelse og for forståelsen af vores historie.

»Jeg mener, at pestbakterien i høj grad har formet vores historie,« siger medforfatter arkæolog Kristian Kristiansen ved Göteborg Universitet.

Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Cell.

Bronzealder-skeletter afslører pest

Fakta

Pest skyldes bakterien Yersinia pestis, har 30-60 procent dødelighed hvis ubehandlet, men opdages den i tide kan den behandles med antibiotika. Der går 2-10 dage fra, du er blevet smittet, til sygdommen går i udbrud. I dag forekommer sygdommen overvejende i den tropiske del af Asien, Afrika og Sydamerika samt i det vestlige USA. I USA har der været 15 tilfælde i år - 4 fatale. Pesten lever naturligt i pattedyr som gnavere.

Det hele begyndte i januar-februar, hvor forskerne samledes for at diskutere resultaterne af et andet studie.

Med et kæmpe arbejde havde de kortlagt arvematerialerne fra 101 skeletter fra bronzealderen (3.000 til 5.000 år siden) for direkte at kunne se, hvem der levede hvor, hvordan de var beslægtede, og hvordan de er beslægtet med os i dag.

Genomerne gemte på et skelsættende fund: At der for cirka 5.000 år siden skete en meget stor udskiftning i generne i Nordeuropa.

»Vi bliver skabt, og vi ser hoveddelen af den moderne europæer genetisk set dannes her,« sagde Willerslev dengang.

Forskerne viste kort sagt, at agerbrugerne på blot 100-200 år blev erstattet af et nomadefolk kaldet yamnaya'er, der kom indvandrende tusind af kilometer mod øst i Kaukasien. Og det rejste spørgsmålet om, hvordan i alverden de så pludselig kunne skubbe de eksisterende agerbrugere væk. Var de mægtige krigere, havde de uovertruffen teknologi, eller blev vejen banet af en katastrofe?

»Vi sad og diskuterede det, og så sagde jeg, at der må have været en kæmpe epidemi,« siger Kristian Kristiansen. Tankerne gik mod Den sorte Død.

»Ingen af os er læger, så vi ledte bare efter det eneste, vi havde hørt om - pest - og så fandt vi det sgu,« griner Eske Willerslev.

Pest i syv individer fra Sibirien til Armenien

Forskerne behøvede i første omgang ikke engang tage nye prøver, men kunne gå tilbage til alle de DNA-stykker, som var sorteret fra som mikrobiel forurening i det store studie af menneske-DNA.

I 'skraldespanden' af milliarder af bakterie-DNA-stumper lykkedes det at fiske små distinkte DNA-stykker, som matcher DNA'et fra pestbakterien Yersinia pestis.

Derefter gik de tilbage til de oprindelige prøver fra mennesketænder og kortlagde bakterie-DNA'et endnu grundigere, så de var sikre på at få fat i hele pestbakteriens genom.

De fandt pestgenomet i syv individer, spredt både geografisk og over tid - fra cirka 5.000 år gamle individer fra Sibirien over et cirka 4000 år gammelt skelet i Polen til et cirka 3000 år gammelt individ ved begyndelsen af jernalderen i Armenien.

Kort over fundene af pest i bronzealderskeletter. På kortet ses fundsteder og navne på kulturen samt dateringen. Billedet viser Bulanovo-graven. (Foto: Mikhail V. Khalyapin)

Arkæologiske studier viser desuden, at der skete et fald i befolkningerne lige i de århundreder, der gik før yamnaya'ernes ekspansion.

»Mit scenario er simpelthen, at de tidligste kontakter med steppenomaderne sker i Østeuropa, og så spreder pest sig i de her neolitiske befolkninger,« siger Kristian Kristiansen.

 

Spekulation, hvorvidt pesten var skyld i høj dødelighed

Kristian Kristiansen peger på, at epidemien rammer bondestenalderkulturen særligt hårdt, fordi de lever tættere og i større bebyggelser end eksisterende grupper af jæger-samlere og end nomadefolket.

»Så hele den her migration begynder at ligne koloniseringen af Amerika med indianerne, der dør af europæernes sygdomme,« siger han.

Her er Hendrik Poinar tilbageholdende, blandt andet fordi genomerne også afslører, at den 5.000 år gamle pestbakterie mangler nogle af de egenskaber, som gjorde Den sorte Død meget smitsom.

»Det er spekulation, hvorvidt bakteriestammerne i bronzealderen var ansvarlig for en høj dødelighed, og om dødeligheden var sammenlignelig med de nyligere historiske epidemier,« siger Hendrik Poinar.

»Man skal også huske, at de nyere epidemier skete under meget anderledes samfundsstrukturer, by-dannelser og udbredte dynamiske handelsnetværk.«

 

Pest baner vej for kæmpe samfundsomvæltninger

Men hvis Kristian Kristiansen har ret, er forskerne inde og have fat ved roden af en af de helt store drivkræfter for vores egen udvikling: sygdomme.

Den lille elendige pestbakterie i bronzealderen får med sin dødelige hærgen i Kristiansens optik meget vidtrækkende konsekvenser ved at rydde en stor del af de eksisterende mennesker af vejen og skabe plads for, at en helt ny kultur kan tage over.

»Vi ved, at hele kulturen forandres på det her tidspunkt, og hvor det før handlede om kollektivet, bliver det individet og den lille familie, der står i centrum,« siger Kristian Kristiansen.

»Deres kultur bliver fundamentet for alt senere - den går videre i bronzealderen og er fundamentet hele vejen op for den senere historiske udvikling.«

 

Pesten udviklet fra harmløs jordbakterie

Fakta

Den sorte død ramte Europa i 1347 og dræbte mellem 30 og 50 procent af den europæiske befolkning i løbet af seks år. Den markerede starten på den anden pestpandemi I Europa, der varede flere hundrede år og kun ganske langsomt forsvandt fra kontinentet efter den store pest i London i 1665-1666. Den sidste pestepidemi i Norden rasede i København, Helsingør og dele af Sverige 1710-12. I middelalderen fik pesten navnet ’Den Sorte Død’. Sygdommen førte nemlig tit til blødninger under huden, der størknede og efterlod sorte plamager.

Under alle omstændigheder er det rasende interessant, at studiet nu åbner et vindue ind til pestbakteriens udvikling - og hvordan den går fra en oprindelse som en harmløs jordbakterie til en dødsfarlig dræber.

Her er studiet af dens fossile DNA simpelthen en guldgrube.

»Vi kan se dens evolution‚« siger Eske Willerslev.

»Fra den kun kan smitte via spyt og blod til den i begyndelsen af jernalderen får mutationer, så den kan overleve i loppetarmen.«

Når forskerne nærstuderer de årtusinder gamle pestgenomer, kan de se, hvordan den trin for trin bliver farligere og farligere.

 

Afgørende nyt gen: Bakterien kan overleve i loppens tarm

Specifikt begynder den med at udvikle en metode til at skjule sig under immunforsvarets radar - den skiller sig simpelthen af med et protein, der normalt virker som en rød klud for immunforsvaret.

Proteinet hedder flagellin og er hovedbestanddelen i den hale, bakterier bruger som propel til at bevæge sig omkring. Selvom bakterien mister sin 'motor', har det tilsyneladende været en selektiv fordel, for flagellin-genet er kun intakt i de to ældste af de 5.000 år gamle pestbakterier.

Senere sker flere mindre justeringer, og for 3.000-3.700 år siden får bakterien tilført et meget afgørende, nyt gen kaldet ymt (Yersinia murine toxin).

Det gen betyder, at pestbakterien kan overleve i en loppes tarm, og dermed er grundlaget på plads for at smitte lynhurtigt via lopper, der suger bakterien op i blodet og nemt bringer den videre mellem mennesker og dyr.

Den egenskab menes at have været helt afgørende for, at Den sorte Død fik så stor effekt.

»Historien er meget plausibel, synes jeg,« siger Mikkel Schierup.

Skelet begravet i Sope, Letland for ca. 4.500 år siden. (Foto: Harri Moora)

»Men det er selvfølgelig ret få prøver, så den kæde af begivenheder, de beskriver, er en spekulation, men det er meget plausibelt. Med flere samples vil man kunne se, om den er, fuldstændig som de beskriver, eller forfine billedet.«

 

Sygdommes hemmeligheder kan afsløres

Det er også her, studiet viser, hvordan fossilt DNA kan være en guldgrube, fordi pesten jo kun er en af mange farlige sygdomme, man kunne kigge på.

»Det her studie vil få os til at lede efter endnu flere detaljer i fossilerne,« siger Poinar.

Vi aner nemlig næsten ingenting om, hvordan mange sygdomme er opstået, og hvorfor mikroorganismerne bag er blevet så farlige. Man kender ikke de vigtige detaljer andet end årtier eller tilbage, men med fossilt DNA kan man pludselig åbne et vindue til sygdommenes udviklingshistorie 5.000 år tilbage i tiden.

 

Indblik i den evolutionære skakkamp med mikroberne

Næsten endnu mere fascinerende vil forskerne ikke bare kunne følge sygdommenes udvikling, men også det aftryk de sætter i vores eget arvemateriale.

Næsten som en evolutionær skakkamp kan man forestille sig at kunne stå på sidelinjen og se, hvordan bakterien udvikler et træk, som mennesket så svarer på, hvorefter bakterien slår igen på en ny måde.

Der er for eksempel en lille gådefuld mutation kaldet CCR5delta32, som i dag er udbredt blandt skandinaver og så falder mod syd ned gennem Europa. Mutationen har fået meget opmærksomhed, fordi den viser sig at give resistens imod HIV-virus, der giver AIDS.

Men da HIV er et nyt fænomen, må nord-syd gradient skyldes noget meget ældre, som for eksempel en historisk sygdom som kopper eller pest, der har hærget vores forfædre i årtusinder siden.

»Det er et stort spørgsmål, som mangler at blive besvaret, om nogen af de her tidlige pestepidemier kan være det, der har selekteret for de her ting,« siger Eske Willerslev.

Han peger på, at de 101 bronzealder-genomer er kortlagt i for lav en grad, men hvis man kortlægger DNA'et endnu grundigere, vil man kunne få svarene.

»Det ville være mega-fedt. Det kan vi også - det er kun et spørgsmål om kroner,« siger han.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud