古病原基因组学拓展人类健康认知

2026-10-12 来源:中国社会科学网-中国社会科学报

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  近年来,随着新冠、埃博拉、寨卡以及SARS等新发突发传染病的频发,全球公共卫生面临着前所未有的挑战。习近平总书记多次强调要“构建人类卫生健康共同体”,并深刻指出生物安全是总体国家安全的重要组成部分。在这一时代背景下,科学厘清致病源的起源、传播及演化路径,已不再仅仅是单纯的学术探索,而是关乎民生安全与社会福祉的重大现实课题。
  古病原基因组学(Ancient Pathogen Genomics)正是在这一迫切需求下兴起的前沿交叉学科。该研究通过从考古遗存中提取微生物遗传信息,赋予了研究者穿越数千年历史迷雾的能力,使其能够审视人类在与微生物漫长博弈中的生存、适应与演进历程,近年来在鼠疫、天花、乙肝等传染性疾病的病原演化上取得了巨大成就。目前,这一领域的研究已突破了对古代微生物进行简单物种鉴定的范畴,致力于深入解析古代流行病的发生规律,旨在为现代传染病的预警与防控绘制出一幅跨越时空的“历史图卷”,从而以扎实的科学实证服务于人类卫生健康共同体的构建。
  填补拼图:东亚视角完善全球病原演化图谱
  历史上,瘟疫曾多次重塑人类社会结构。然而,关于这些疫情的致病原及演化路径,传统史学研究面临着诸多不确定性。斯皮鲁(Spyrou)等人2019年在《自然遗传学综述》撰文指出,既往的全球古病原演化图谱存在严重的“地理偏差”,样本多集中于西欧亚大陆,而东亚这一人类文明关键区域的数据相对匮乏。这种缺失不仅造成了全球演化拼图的空白,也限制了对病原体起源与传播路径的全面理解。
  近年来,针对东部欧亚大陆的突破性研究正在填补这一科学缺环。孙冰等人2024年发表在《自然—通讯》的最新成果,对距今约5000年至400年的东亚古代人群乙型肝炎病毒(HBV)进行了系统分析。研究发现,在距今5000年至3000年间,东亚地区的HBV呈现出极高的遗传多样性,数据表明东亚可能是现今流行的某些HBV亚型的起源地。这一发现实证了东亚不仅是早期农业与人口中心,也是病原体适应与演化的关键区域。
  在细菌性病原体方面,武喜艳等人2021年在《PLOS 病原体》上发表的研究,从新疆青铜时代人群中成功识别出距今约3000年的沙门氏菌基因组。该研究发现,这些古菌株属于基部类群,并在其中一个基因组中检测到了增强致病性的“毒力岛”(SPI-7)。这为病原体沿“史前丝绸之路”跨欧亚大陆传播提供了最早的分子证据。这些研究重塑了全球病原演化的时空框架,为构建人类卫生健康共同体提供了基于东方视角的历史参照与科学底图。
  范式转型:从系统发育到功能演化的纵深突破
  随着古DNA技术的成熟,该领域的研究重心正经历一场深刻的变革。2026年初,布莱文斯(Blevins)等人在《自然遗传学综述》上刊文指出,古病原学研究正从早期的“单一物种鉴定”和“系统发育分析”,向“功能古基因组学”纵深发展。未来的趋势将更加关注病毒与细菌在独立演化过程中的功能性变异,特别是关于侵染能力、宿主特异性以及毒力因子的获得与丢失等关键生物学问题。
  这种从结构到功能的解析,让我们得以理解病原体如何通过基因变异来适应环境。2025年,西杜(Sidhu)等人在《科学》杂志发表的研究成果显示,鼠疫杆菌在跨越历史上的三次大流行过程中,其关键毒力基因——纤溶酶原激活因子(pla)的拷贝数发生显著缩减。动物模型实验证实,这种基因拷贝数的减少虽然降低了宿主的短期死亡率,但实际上是病原体的一种“聪明”的适应性进化策略,旨在通过降低致死率来维持其在啮齿动物宿主中的长期生存与传播。通过对这种深时维度演化博弈的探究,研究者为现代新发传染病的预测提供了不可替代的理论模型。
  此外,关于宿主特异性的研究也揭示了病原体如何跨越物种屏障的机制。布莱文斯等人还强调了假基因化在宿主适应中的作用。例如,由于人类与家畜的密切接触,某些病原体(如布鲁氏菌、沙门氏菌)在从野生动物向家畜或人类转移的过程中,会通过丢失特定基因来“特化”其感染范围,从而实现更高效的定殖。这种对病原体功能演化机制的深度复原,对于预测当前新发人畜共患病的变异趋势具有重要的参考价值。
  技术革新:迈向数字化与综合化的生态重建
  当前,古病原学研究已经完成从简单的“集邮”式物种鉴定向起源传播路径探索的转型。正如瓦里纳(Warinner)等人早在2015年所预见,未来的研究方向将从单一物种检测转向整个古微生物群落的生态重建,并依托数字化技术打破时空壁垒。
  面对古DNA样本高损伤的技术瓶颈,该领域正在经历深刻的数字化革新。人工智能(AI)与分子模拟技术被引入生物考古领域,广泛应用于识别古DNA特有的损伤模式(如末端脱氨),能从传统方法判定为“无用”的低质量样本中,精准提取关键遗传信息,预测潜在的未知病原体序列;AI结合蛋白模拟工具则已经开始被应用于复原古代病原体变异蛋白的三维构象,从而推导其潜在的致病机制。这些数字化手段不仅提高了数据的利用率,更让古病原学从“手工作坊”迈向了“数据驱动”的精准科学时代。
  同时,未来的古病原学研究不再局限于病原体本身,而是致力于复原“人类—动物—环境”的互动网络。通过结合古蛋白质组学、稳定同位素分析、古气候学以及考古学背景(如墓葬形制、饮食结构),研究者能够综合复原古代社会的疾病负担及其背后的生态驱动力。例如,分析同一遗址中人类与家畜的微生物组,可以揭示人畜共患病的跨物种传播链条;结合古气候数据,可以探讨气候变迁如何诱发瘟疫的暴发。这种综合化趋势标志着生物考古学正在从单一的生物学分析,走向整合人文、历史与大数据的全景式生态历史重建。
  古今交融:以中国智慧与科学实证共筑健康防线
  这种全景式的生态历史重建,不仅还原了病原体的客观演化轨迹,更让我们得以重新审视人类在与瘟疫漫长斗争中积淀的文明成果。作为世界上唯一未曾中断的古老文明,中华文明的连续性不仅体现在文化传承上,也深刻体现在面对瘟疫时独特的适应性与生存智慧。
  在漫长的历史进程中,华夏先民通过高效的社会组织和基于经验的医学实践,在与病原体的长期斗争中沉淀出宝贵的防疫经验与生存智慧。比如,张仲景在《伤寒杂病论》中建立起从各种复杂症状中寻找规律的诊疗体系;中国首创的人痘接种术是人类利用免疫学原理对抗天花病毒的伟大实践,直接启发了现代疫苗的诞生;秦汉时期关于“舍空邸第”的记载,也显示出早期的隔离与公共卫生管理智慧。而今,古病原基因组学正在成为连接这些历史智慧与现代科学的桥梁——通过对古代样本的分子检测,我们不仅能确证史书中记载的“疫”究竟为何种病原体,更能从基因层面解析这些隔离与防治措施在阻断病原体传播演化中的实际生物学效能,从而让传统的抗疫智慧获得坚实的科学实证。
  鉴古知今,学史明智。通过构建基于全球特别是东亚数据的“病原体演化图谱”,我们可以将过去几千年的病毒变异轨迹纳入现代生物安全风险评估体系。面向未来,我们需要继续深耕病原体功能演化,以科学数据还原历史真相,同时汲取中国传统的抗疫智慧,让古老的基因组开口说话,为构建人类卫生健康共同体提供坚实的科学支撑与历史镜鉴。
  (作者系吉林大学生命科学学院古DNA实验室教授)
【编辑:杨阳(报纸)王晏清(网络)】