这种病毒人类和它斗争了几万年,至今每年都有近100万人死亡,漫谈乙肝万年进化

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据世界卫生组织(WHO)估计,2015年有2.57亿人患有慢性乙型肝炎病毒(HBV)感染,并且每年导致近100万人死亡。HBV通过性行为和围产期等体液接触传播,目前没有已知的环境或动物宿主。HBV的传播与人类的分散密切相关,人类过去的种群动态和迁徙很可能塑造了这种部分双链DNA病毒的遗传多样性。故也因此将其分为与特征民族地理范围相关的九种基因型


然而,HBV起源于人类的时间和地理背景,以及它过去的主要传播途径,仍然存在广泛争议。通过从古人类遗骸中提取HBV DNA,为解决有关HBV进化和系统地理学历史的问题提供了新的途径。此外,古代DNA数据允许进行分子钟校准,研究发现所有已知HBV谱系的最新共同祖先(tMRCA)的时间可以追溯到大约21000年前


为了研究这种病原体的历史,2021年10月8日,Kocher等人在Science杂志发表论文:Ten millennia of hepatitis B virus evolution。研究确定了400-10,000年前具有可检测病毒水平的137具人类遗骸。对这些古老病毒的测序和分析表明,它们在12,000到20,000年前竟然有一个共同的祖先


尽管到目前为止,还没有证据表明最早的人类走出非洲时携带HBV。然而在农耕时代之前,HBV很可能就已存在于人群之中。此外,研究发现这种病毒在大约9000年前就出现在美洲,与在欧亚大陆发现的大约20000年前分化的病毒株是一个姐妹谱系。


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所有已知HBV谱系的共同祖先


在这里,研究报告了来自欧亚大陆和美洲的137个人骨骼遗骸中HBV的基因组证据,其年代可追溯至约10,500至约400年前。尽管分子病毒学和当今HBV基因组的大量序列取得了进展,但评估HBV基因型之间的系统发育关系仍然具有挑战性,并且对其进化速率和分子钟样行为产生了怀疑。而该结果证实,当合并跨越数千年的样本时,HBV基因组数据确实表现出清晰的时间结构


迄今为止检测到的所有HBV毒株的MRCA都存在于更新世末期。对古代人类基因组的研究表明,第一批美洲人的祖先可能在大约25,000-18,000年之间开始与他们最亲近的欧亚亲属分道扬镳。因此,产生了一个或多个传播到欧亚大陆并最终到达非洲和大洋洲的谱系,以及另一个谱系与这个大陆的早期定居者一起传播到美洲。


该研究发现也挑战了当前HBV多样性反映了人类早期从非洲扩散的观点


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乙肝病毒早在1万年前就在欧亚大陆广泛传播


从欧洲和安纳托利亚不同地区检索的大约1万年前的HBV基因组表明,该病毒当时在欧亚大陆西部广泛传播。研究发现,在全新世早期,HBV毒株可以在几千年内传播到欧亚大陆西部的大部分地区。表明中石器时代的人群可能形成了一个病原体可以传播的网络


有人提出,大多数适应人类的病原体出现在新石器时代转变之后,与久坐不动的生活方式、与家养动物的接触增加以及人口密度增加有关,这种现象有时被称为“第一次流行病学转变”


研究在古人群中广泛存在HBV的发现表明,HBV在世界不同地区出现农业和畜牧业之前就已经存在。今天,HBV很少引起致命的暴发性肝炎,而是引起可能演变成慢性形式的无症状感染,有时在感染数十年后发展为肝脏并发症和可能的肝功能衰竭。因此研究人员也认为,虽然小型古人类社区无法维持高度流行的人间疾病,但可以传播慢性传染的病原体


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HBV多样性的替代发生在欧洲的新石器时代过渡时期


数据显示,在新石器时代过渡(8,000-7,000年前)之后,HBV在欧洲仍然广泛存在,从整个欧洲大陆的早期欧洲农民中检测到了许多毒株。所有这些毒株都属于一个单一的HBV谱系。这种HBV谱系被称为西欧亚新石器时代到青铜器时代(WENBA)谱系。这表明在欧洲农民中观察到的HBV毒株不是从不同地区的古人类中获得的,而是由欧洲农民本身传播的。


研究还在俄罗斯西部新石器时代过渡时期的两个古人类中发现了WENBAHBV毒株,其历史可以追溯到大约7,200-6,400年前,以及早在约5,600的大高加索山脉两侧和安纳托利亚。这表明由欧洲农民传播的HBV毒株迅速传播到欧亚大陆西部的大部分地区,超出了欧洲农业扩张的限制,在那里它们成为地方病并继续在不同人群中广泛传播数千年。


性传播和围产期传播可能一直是人类感染HBV的主要机制,但涉及血液接触的文化习俗(例如纹身)或非性暴力接触也可能在传播中发挥了作用。总的来说,研究结果证明了不同起源、生存模式和文化的史前人群之间存在一定程度的相互联系,这使得像HBV这类病原体得以传播


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总结


该研究表明,大规模古基因组分析对研究HBV的系统地理史具有重要价值。DNA富集使得研究人员能够从各种骨骼组织中重建大量的100多个古老HBV基因组,为未来的古病毒学研究打开了可能性。


此外,研究认为HBV在全新世早期已经广泛存在于人类中,它的系统地理历史反映了几个著名的人类迁移和人口事件,包括美洲的第一批美国人口的扩张和欧洲的新石器时代过渡。结果也揭示了仅基于人类遗传和考古数据所没有预料到的模式,例如在公元前2000年前后欧亚大陆西部HBV多样性的几乎完全更新。这些发现突出表明,重建古代病毒多样性对我们理解人类历史有很大的潜力。


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