北欧维京时代已有多种天花病毒广泛传播

天花是由天花病毒（Variola virus, VARV）引起的烈性传染病。几个世纪以来，天花病毒给全人类带来了广泛的死亡和痛苦。仅在20世纪，天花病毒造成的死亡人数就多达3亿~5亿。人类是天花病毒唯一的已知宿主，天花也是目前在世界范围内唯一被消灭的传染病，世界卫生组织（WHO）在1980年正式宣布根除天花。

然而天花在人类中出现的时间尚不明确。根据之前获得的天花病毒序列数据，包括保存的最早360年前的考古遗骸，天花病毒的共同祖先可以追溯到16或17世纪。书面文字记录至少可追溯到3000年前的疑似天花感染，木乃伊遗骸则暗示天花可以追溯到3570年前。最近的一项研究，将天花病毒的基因证据记录推前到了公元6世纪的维京时代。

从考古遗骸中复原的古代病毒序列提供了过去感染的直接分子证据，提供了病毒进化过程中发生遗传变化的细节，病毒序列多样性和现代病毒存在差异。就天花病毒而言，测序古代遗骸，可以缩小早期天花感染的书面历史记录与现有最古老的天花病毒序列的年代测定之间的差距。因此，剑桥大学病原体进化中心的病毒生物学家Mühlemann等获取了大约31630年前至150年前生活在欧亚大陆和美洲的1867例遗骸，对其骨骼和牙齿进行高通量鸟枪法测序，旨在确定是否存在与天花病毒相匹配的序列。相关研究成果发表于《科学》杂志。

研究者从13例北欧人中复原了天花病毒基因序列，其中11例约在公元600年到公元1050年，与维京时代重叠，研究者重建了其中4例的天花病毒基因组。这些样本的年代比确认的最早的天花病例早了约1000年。其中2例来自19世纪的序列与现代天花病毒序列相似，另外11例复原的序列与现代天花病毒序列并不相同，是其姊妹序列天花病毒。据推测，天花病毒最近的共同祖先大约在1700年前。

天花病毒属于痘病毒属正痘病毒科，对于宿主范围较窄的正痘病毒，其功能基因的数量通常会有逐渐减少的倾向。维京时代天花病毒序列的功能基因数量与现代天花病毒相比较，差异很大。三个在所有现代的天花病毒序列中均有活性的基因，在1000多年前的古代天花病毒中部分或全部失活。在现代和维京时代的天花病毒中均失活的10个基因，引起失活的突变是不同的，因此预测这些基因在两个进化支的祖先中都具有活性，表明它们是平行进化的。在现代天花病毒中失活的14个基因，在某些或全部古代序列中是有活性的，其中8个基因编码已知的毒力因子或免疫调节剂。天花病毒这些基因组信息支持这样一种观点：即现代和维京时代的天花病毒起源于一个共同的祖先，该祖先包含了目前天花病毒中的所有基因。据推测，活跃基因数量的减少是宿主在物种内长期适应的结果。

该研究报告的维京时代序列将人类最早感染天花病毒的确切日期推前了约1000年。这些序列，再加上早期在南欧和西欧的天花病毒流行的书面记录，表明天花是从6世纪晚期开始出现在整个欧洲。这些古老的病毒是以前未知、现已灭绝的病毒分支的一部分，并且遵循着与现代天花病毒不同的基因型进化路径。基因含量的减少表明，多种活性基因的组合导致天花病毒能够在人群中广泛传播。

Science 2020;369,eaaw8977