Professor Hendrik Poinar og hans hold er konstant på jagt efter lig fra gamle dage.
Det ene år løfter de knogler op af jorden ved et middelalderkloster i Italien, det andet borer de i tænderne på ofrene fra Den sorte Død i East Smithfield kirkegården i London, og de har såmænd også været i Odense og rumstere med levnene af spedalske fra Skt. Jørgensgårdens kirkegård.
Professoren og hans hold er eksperter i fossilt DNA, der som moderne Sherlock Holmes'er følger DNA-sporene i jagten på fortidens store dræbere - pest, spedalskhed og nu også kopper.
Barnemumie bar ældste genom af koppevirus
I en barnemumie fra 1700-tallet, fundet i en krypt under en kirke i Litauen, har de netop kortlagt det ældste genom fra den frygtede koppevirus - variola virus.
Sygdommen blev erklæret udryddet sidst i 1970'erne efter en verdensomspændende indsats, men det er en stor gåde, præcis hvor virussen kommer fra, og hvordan den oprindeligt fandt vej ind i mennesker.
Nu peger det nye genom på, at alle kendte variola vira er opstået inden for de sidste 350 år, og dermed sætter det et stort spørgsmålstegn ved virussens historie og peger på, at for eksempel 3-4.000 år gamle ægyptiske mumier med koppe-ar måske stammer fra noget andet.
»Vi er nødt til at spørge om tidligere historisk dokumentation for kopper - helt tilbage fra Ramses V og frem til 1500-tallet holder vand,« siger Hendrik Poinar, som er leder af Ancient DNA Centre ved McMaster University i Canada.
LÆS OGSÅ: Giga-genomstudier er forskernes nye yndlingsværktøj
»Måske er det fejlfortolkninger, som er let at komme til for kopper, skoldkopper og mæslinger.«
Studiet er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Current Biology.
Koppevirussens historie skal omskrives
Hvis forskerne har ret, skal man skrive historien om for en af menneskehedens værste plager og lede efter en helt ny oprindelse, hvor virussens stamfader er sprunget ind i mennesket.
»Det er et rigtig interessant studie - især fordi variola virus måske er den smitsomme sygdom, der har slået flest mennesker ihjel, og vi kender relativt lidt til dens oprindelse og udvikling. Det er også derfor, jeg selv er meget interesseret i kopper,« siger lektor Simon Rasmussen ved Center for Biologisk Sekvensanalyse på DTU, som ikke selv har deltaget i studiet.
Sammen med blandt andet Morten Allentoft på Center for Geogenetik ved Statens Naturhistoriske Museum på Københavns Universitet offentliggjorde han for nyligt et lignende studie om pest-bakteriens historie.
»Studier af denne type er vigtige, fordi de kan bidrage med afgørende, ny viden om evolutionen af farlige mikroorganismer, hvilket kan gøre det lettere at forudsige og bekæmpe sygdomsudbrud i fremtiden,« siger Morten Allentoft om det nye studie.
LÆS OGSÅ: Kan arkæologer grave pesten op?
Begyndte i krypt med ukendte lig
Forskningen bag det nye studie begyndte under alteret i den katolske Helligåndskirke i Vilnius. Her fører en åbning ned i en labyrintisk krypt, hvor flere hundrede af Vilnius' borgere er stedt til hvile.
Mange af ligene er mumificeret naturligt, og ingen i byen kender deres præcise historie, selv om rygterne om dem er mange.
Nogle hævder, at det er franske soldater fra 1812-invasionen af Rusland, andre siger, at de er ofre for inkvisitionen, mens atter andre mener, at de er døde under en pest-epidemi.
LÆS OGSÅ: Koppevaccine holder dig rask
Opdagede afvigelser i DNA fra barnemumien
Virologen Maria Perdomo ved Helsinki Universitet var interesseret i en virus kaldet JC polyomavirus, der ikke har noget med koppevirus at gøre, men er spændende, fordi den i dag har smittet op mod 70 procent af alle mennesker (som regel uden symptomer).
Maria Perdomo ville gerne kende virussens historie og tænkte, at mumierne i krypten ville være ideelle til et ’proof-of-principle’-eksperiment, der går ud på at undersøge, om det er muligt at udvinde fossilt, viralt DNA fra historiske levn.
Hun allierede sig med den lokale ’mumie-specialist’, antropologen Dario Piombino-Mascali ved Vilnius Universitet, og han sørgede for, at Poinars hold af fossilt DNA-eksperter fik adgang til at tage prøver og kortlægge DNA'et fra flere mumier.
»Mens vi gennemgik DNA-sekvenserne fra Maria's polyomavirus eksperimenter, opdagede vi pludselig nogle sekvenser fra barnemumien, der så ud til at være en meget tæt match med variola virus,« siger førsteforfatter på studiet, post-doc. Ana Duggan.
LÆS OGSÅ: Portrætter af verdens 12 farligste bakterier
Var faldet over en tidskapsel
Det var ganske lidt - kun 198 sekvenser ud 1,3 millioner - men det var der.
»Det er utroligt, at de finder variola virus ved et tilfælde - det er jo lidt det samme som med vores pest-historie sidste år,« siger Simon Rasmussen.
LÆS OGSÅ: Mumie med muligt mavesår
Kulstof-14 datering placerer barnet i 1700-tallet, hvor historiske kilder bekræfter, at kopper jævnligt hærgede i Litauen.
Det gik op for forskerne, at de var faldet over en tidskapsel af virussen, der for første gang kunne give et direkte indblik i, hvordan koppevirus faktisk så ud i fortiden og derfra give et billede af, hvordan de vira, vi kender fra midten af 1900-tallet, må være udviklet.
Koppevirus-genomet i en tidskapsel
Forskerne var ikke sene til at følge op med et nyt eksperiment, som var designet til at fiske efter variola virussens DNA (og ikke JC polyomavirussens DNA). Med en bedre ’madding’ lykkedes det dem at fiske 43.243 sekvenser, som de brugte til at rekonstruere et højkvalitet virus-genom på 187.565 DNA-bogstaver, som indeholdt samtlige kendte variola-gener.
Nu kunne analysen begynde.
Resultatet viste, at genomet for det første har samme struktur, gener og sammensætning, som man kender fra variola virus i det 20. århundrede. Forskerne har fundet lidt over 700 mutationer, som de har brugt til at tegne et stamtræ over virussens slægtskab med kendte variola virus-eksemplarer.
Sådan tegnes virussens stamtræ
Princippet for at tegne stamtræet er kort fortalt, at hver gang virus reproduceres, bliver arvemateriale (DNA'et) kopieret, men processen er ikke fejlfri, så ind i mellem ’skrives’ et andet DNA-bogstav end det oprindelige - virussen muterer.
LÆS OGSÅ: Kræft var sjældent i oldtiden
Da fejlene opstår med en forudsigelig frekvens, kan forskerne tælle antallet af forskelle mellem to virusser og så beregne, hvor lang tid der må være gået for at komme fra den ene til den anden.
Stamtræet vidner om oprindelse i 1650
Med cirka 40 koppe-linjer fra midten af 1900-tallet, til kopper blev udryddet sidst i 1970'erne, har forskerne fundet en fælles stamfader fra omkring 1650, hvor barnemumiens virus ligger tæt ved roden af stamtræet.
Perioden omkring 1650 falder interessant nok sammen med tiden for europæiske opdagelsesrejser og koloniseringer, som alt andet lige må have haft en stor betydning for at sprede koppevirus ud i verden.
Derfor er det en oplagt forklaring på, at koppe-linjer fra hele verden genetisk set viser sig at være opstået inden for de sidste få hundrede år.
Resultatet passer ikke med historien
Opdagelsen står til gengæld i kontrast til historiske kilder om koppevirus i både Kina og Ægypten for flere tusinde år siden, ligesom 1650 også er senere, end da for eksempel den spanske opdagelsesrejsende Hernan Cortés i 1521 skulle have anvendt ’koppe-inficerede’ tæpper til at besejre en azteker-hær i Mexico.
LÆS OGSÅ: Mumier med åreforkalkning
Koppevirus og mæslinger er blandt de sygdomme, som man spekulerer i, kan have ryddet det amerikanske kontinent i en uhyggelig, massiv sygdomsbølge, som løb foran europæerne.
Sætter spørgsmålstegn ved de historiske kilder
De nye fund får forskerne til at sætte spørgsmålstegn ved de historiske kilder, men samtidig medgiver de, at de arbejder med meget lidt data - ét enkelt historisk genom - så de kan på ingen måde udelukke, at der har været kopper i oldtidens Ægypten, eller at spanierne brugte kopper under krigsførsel.
Der kan eksempelvis være tale om virus-stammer, der blot ikke har efterladt en overlevende linje frem til det 20. århundrede.
»Det er meget svært at sige noget om, hvilke linjer, der cirkulerede i fortiden - og vi kan på ingen måde udelukke, at koppevirus fandtes tidligere. Det her understreger dybest set, hvor vigtigt det er at få prøver fra den historiske tidsramme og geografiske områder, så vi kan prøve at forstå, hvad der blev overført,« siger Ana Duggan.
LÆS OGSÅ: Teknologisk landvinding kan skabe vacciner mod kræft, astma og malaria
Virus blev sat under pres af vacciner
Selv om forskerne har brug for mere data, giver studiet allerede en indikation af, hvad man kan finde ud af, eksempelvis om hvordan vira - både variola og andre vira - tilpasser sig mennesket, samt bidrager i forhold til vores forsøg på at bekæmpe dem med vaccination.
»En af de interessante observationer er, at al den genetiske variation, vi kender fra nyere tids sygdomsudbrud, må være opstået efter 1650. Det tyder på, at der har været en meget hurtig evolution (blandt vira, red.) - måske som følge af vaccinationer,« siger Morten Allentoft.
Forskerne finder nemlig et split i stamtræet, der meget nøje matcher den britiske læge Edward Jenners berømte forsøg med at udvikle en koppevaccine i det 18. århundrede.
LÆS OGSÅ: Vacciner ændrer immunforsvaret
De kan se stamtæet splitte op i to linjer, kendt som variola major og variola minor (sidstnævnte med et meget mildere sygdomsforløb), hvilket peger på, at virussen udsættes for et stærkt selektivt pres af vaccinationerne og presses til at finde nye veje i det evolutionære våbenkapløb for at overleve.
Viden om koppevirus er kun toppen af isbjerget
Forskerne håber at flere forhistoriske prøver med tiden vil kunne belyse historien om koppevirussen, der historisk har sat et enormt på aftryk menneskets historie.
»Vores forskning viser, at selv om kopper er en sygdom, folk sjældent tænker på eller bekymrer sig om længere, er der meget at lære om variola viussens historie og dens plads i vores samfund og historie,« siger Ana Duggan.
Og i det større billede er variola-virus kun toppen af isbjerget.
Forskerne finder hele tiden nye vira i naturen, og med tanke på f.eks. Zika-virus, SARS, MERS, Ebola, fugleinfluenza og mange andre er det mere og mere tydeligt, at der er et stort behov for at forstå de forskellige vira og de kræfter, som leder dem ind i mennesket.
