1. yle.fi
  2. Uutiset
  3. geenit

Luulöytö Latviasta: Rutto vei hengen eurooppalaiselta jo viisituhatta vuotta sitten – pari mutaatiota teki bakteerista miljoonien mustan surman

Paleogenomiikka, muinaisen DNA:n tutkimus, kertoo menetelmien kehittyessä yhä enemmän sekä menneiden aikojen ihmisistä sairauksineen että eläimistä, myös jo sukupuuttoon kuolleista.

Tutkijat pääsivär varhaisen ruton jäljille sen uhrin hampaiden ansiosta. Kuva: Dominik Göldner / BGAEU

Kun musta surma vyöryi Euroopan ylitse 1300-luvun puolivälissä, muutamassa vuodessa kuoli kolmasosa väestöstä, joidenkin arvioiden mukaan jopa yli puolet. Asetuttuaan Eurooppaan kotoperäiseksi rutto jatkoi tappavien epidemioiden aiheuttamista vuosisatojen ajan.

Vakiintuneimman käsityksen mukaan mustan surman aiheuttanut Yersinia pestis -bakteeri yllätti eurooppalaiset aivan aseettomina ahtaissa kaupungeissaan kulkeuduttuaan tänne Kiinasta kauppareittejä pitkin. Bakteeri oli eurooppalaisille siis aivan uusi tuttavuus.

Tuore saksalais-latvialainen tutkimus osoittaa toista: se venyttää Y. pestis -bakteerien esiintymistä Euroopassa viiden vuosituhannen taakse ja päättelee juurien ulottuneen vielä kaksi vuosituhatta kauemmaksi. Bakteerikannan ero mustan surman aiheuttajaan oli pieni mutta ratkaisevissa geeneissä.

Bakteeri, jonka DNA eristettiin nykyisen Latvian alueella eläneen miehen jäänteistä, vie Y. pestisin erittäin lähelle syntysijojaan, arvioi saksalaisen Kielin yliopiston (siirryt toiseen palveluun) muinais-DNA-laboratorion johtaja Ben Krause-Kyora.

Paikka on Pohjois-Latviassa Salatsijoen varrella sijaitseva Riņņukalns. Siellä ruttobakteeri tarttui 20–30-vuotiaaseen kivikauden mieheen, jolle hänen luidensa löytäjät numeroivat nimeksi RV 2039.

Hänen ja viereisessä haudassa levänneen 12–18-vuotiaan tytön luurangot löytyivät arkeologisissa kaivauksissa 1800-luvun lopulla.

Löytöjen iästä tuli kova kiista, minkä takia kallot lähetettiin Berliiniin maailmankuulun lääkärin ja esihistoriaan perehtyneen Rudolf Virchowin tutkittaviksi. Toisen maailmansodan sekasorrossa joutui hukkaan paljon asioita, myös Riņņukalnsin kallot, mutta ne löytyivät uudelleen kymmenen vuotta sitten.

Haudat löytyivät, kun Salatsijoen varrella tutkittiin raakkutunkiota, kivikautisen ruokajätteen kertymää. Kuva: Harald Lübke / ZBSA

Sittemmin Riņņukalnsista on saatu talteen kahden muunkin ihmisen jäänteitä. Toinen oli aikuinen mies, toinen kuoli pian syntymänsä jälkeen.

Radiohiiliajoitus osoitti kaikkien neljän eläneen 5 050 – 5 300 vuotta sitten. He kuuluivat ryhmiin, jotka hankkivat elantonsa keräilemällä, kalastamalla ja metsästämällä. Maanviljelys oli vasta tuloillaan Keski-Eurooppaan.

Krause-Kyoran johtamissa tutkimuksissa otettiin hammas- ja luunäytteitä kaikilta neljältä vainajalta heidän genominsa sekvensoimiseksi ja bakteerien ja virusten merkkien löytämiseksi.

RV 2039:sta eristetty ruttobakteeri osoittautui niin vanhaksi, että tutkijat arvelevat kannan syntyneen jo 7 200 vuotta sitten. Silloin oli kulunut vain satoja vuosia Y. pestisin erkaantumisesta edeltäjästään, Yersinia pseudotuberculosis -bakteerista, he kertovat.

Tauti varmistui rutoksi kolmesta proteiinista, jotka todistavat yksinomaan Y. pestis -bakteerista.

Myös Virosta, Liettuasta ja Ruotsista on löytynyt ihmisjäänteistä varsin varhaisia Yersinia pestis -bakteereja, neoliittisen ajan lopulta ja pronssikaudelta. Kaikki kannat olivat erilaisia, ja jokainen on sammunut.

RV 2039:n Y. Pestis -kanta yllätti myös täydellisyydellään: siitä puuttuu vain muutamia mustan surman aiheuttajan geeneistä.

Pienikin geneettinen ero voi kuitenkin vaikuttaa dramaattisesti patogeenin virulenssiin. RV 2039:n tartunnasta lienee kestänyt yli tuhat vuotta, ennen kuin bakteeri oli hankkinut tappavimmat mutaationsa.

Ratkaisevaa oli geeni, jonka takia bakteeri kykeni pysymään hengissä kirpuissa ja siten levittäytymään niiden mukana isoihin ihmisjoukkoihin. Geenimutaatio teki taudista myös paljon tappavamman.

Tutkijat eivät ole varmoja, miten ankarasti RV 2039 sairasti tartuntansa vuoksi. Hänen kuolemakseen se todennäköisesti koitui, sillä hänen verenkierrostaan löytyi paljon bakteereja, mutta tutkijat arvelevat taudin edenneen suhteellisen hitaasti.

RV 2039:n päätelleen saaneen tartuntansa jonkin jyrsijän puremasta, eikä hänen uskota tartuttaneen muita. Ruttobakteereja ei löytynyt muista Riņņukalnsin vainajista, ja yhteisön kannalta rauhalliseen kuolemaan viittaa myös huolellisuus, jolla RV 2039 oli haudattu.

Epidemia olisi sinänsä voinut olla mahdollinen, sillä bakteerilla oli ainakin teoriassa jo kyky asettua keuhkoihin ja levitä sieltä pisaratartuntana.

RV 2039:n puraisija saattoi olla majava, jonka lihaa tai turkkia hän mieluili. Riņņukalnsin 1800-luvun kaivauksissa juuri majavien luut olivat yleisimpiä eläinlöytöjä, ja majavat kantavat usein Y. pseudotuberculosis -bakteeria, varhaisen Y. pestis -kannan edeltäjää.

– Yksittäiset eläimiltä saadut tartunnat selittäisivät erilaisia sosiaalisia ympäristöjä, joissa näitä muinaisia tautitapauksia on todettu. Niitä oli arojen paimentolaisilla, kalastusta harjoittaneilla metsästäjä-keräilijöillä ja viljelijäyhteisöissä, siis aivan erilaisissa yhteyksissä, sanoo Krause-Kyora.

Tutkijoiden mukaan RV 2039 ja hänen aikalaisensa lienevät asuneet ainakin puolittain pysyvästi Salatsijoen seutuvilla. Kaloja siellä riitti hyvin ympärivuotiseenkin asumiseen, tutkijat kertovat. Kuva: Jyrki Lyytikkä / Yle

Päätelmät, joiden mukaan Y. pestis aiheutti alkujaan hitaasti etenevää ja heikosti tarttuvaa tautia, haastavat hypoteeseja Euroopan ja Aasian ihmisasutuksen ja tautien kehityksestä.

Useiden historioitsijoiden mukaan tartuntataudit räjähtivät kasvuun pääosin Mustanmeren ympäristön kaupungeissa, joissa oli yli kymmenentuhatta asukasta. RV 2039:n elinaikana maanviljelys oli kuitenkin vasta alkamassa asettaa ihmisiä aloilleen.

Samalla joutuu uuteen tarkasteluun sekin hypoteesi, jonka mukaan Keski-Euroopan suuri väestöromahdus neoliittisen kivikaden lopulla oli Y. pestisin syytä. Sellaiseen ainakaan RV 2039:stä eristetty bakteeri ei ollut kyllin voimakas, tuoreessa tutkimuksessa todetaan.

Tilaisuus leviämiseen bakteerilla olisi kyllä ollut, sillä arkeologiset löydöt ja isotooppitutkimukset ovat osoittaneet, että Itämeren ja Mustanmeren alueiden neoliittiset populaatiot pitivät taajaan yhteyttä jokiverkostoja pitkin.

Kielin yliopiston muinais-DNA:n tutkimuslaboratorion sydän on puhdastila. Äärimmäinen tarkkuus estää tämän päivän materiaalia sekaantumasta vanhoihin näytteisiin. Kuva: Ben Krause-Kyora / Kielin yliopisto

Cell Reports (siirryt toiseen palveluun) -lehdessä julkaistu tutkimus on osoitus siitä, mitä vanhoista löydöistä on selvitettävissä nopeasti kehittyvillä tutkimusmenetelmillä.

– Modernin muinais-DNA-sekvensointitekniikan ansiosta löytyy patogeeneja, etenkin Y. Pestisin kaltaisia bakteereja, jotka eivät jätä paljastavia vammoja luihin. Rudolf Virchowilla ei ollut aikansa työkaluilla mitään mahdollisutta diagnosoida Riņņukalnsin pääkallosta ruttoa, Ben Krause-Kyora sanoo.

Muinais-DNA-tutkimuksella on päästy viime vuosina muun muassa suomalaisten sukujuurten jäljille. Helsingin ja Turun yliopistojen toissa syksynä julkaistu tutkimus kertoi, mistä tullutta väkeä Suomen alueella asui rautakauden lopulla.

Vainajista eristettiin mitokondrioiden DNA:ta, jonka periytyy aina pelkästään äidiltä lapsille. Alueelliset erot rautakautisessa asutuksessa todettiin merkittäviksi. Juuri mt-DNA:n tutkiminen on osoittautunut muinais-DNA:n tutkimuksessa eli paleogenomiikassa muutoinkin erityisen tuottoisaksi.

Euran ja Hollolan muinaiskalmistojen vainajien perimä viittaa väkeen, joka sai ravintonsa keräilemällä ja metsästämällä, Mikkelin ja nykyisin Venäjälle kuuluvan Hiitolan suunnalle tie oli tuonut Euroopan viljelymailta.

Eteläpohjalaiseen Leväluhdan lähdekalmistoon päätyneillä mitokondrioiden DNA viittaa nykysaamelaisiin. Kaikki nuo sukulinjat elävät suomalaisissa edelleen.

Levänluhdan vainajilla on tämän päivän tutkijoille paljon kerrottavaa. Kuva: Yle

Paleogenomiikka ei ole likikään yhtä sutjakkaa kuin pumpulipuikolla poskesta pyöritellyn nykynäytteen sekvensointi.

Eliön kuollessa DNA alkaa hajota. Vaikka vuosisatojen tai -tuhansien takaisista luista, hampaista tai muista kudoksista saataisiin eristettyä DNA:ta, sitä on harvoin paljon, ja useimmiten se on hyvinkin fragmentoitunutta.

Genomin kokoaminen on palapeliä, jonka kaikki palaset eivät ole tallella laatikossa.

Molekyyligeneettinen työ vaatii lisäksi supersiistit laboratorio-olot, jotta mikään moderni – ympäristö tai tutkija itse – ei saastuta näytettä ja vie tulosta väärään suuntaan.

Sukupuuttoon kuolleen eläinlajin DNA:n analysoinnissa onnistuttiin ensi kerran 1980-luvulla, kun yhdysvaltalaistutkijat sekvensoivat kvaggan mt-DNA-pätkän. Kvagga oli seepran alalaji, joka oli metsästetty sukupuuttoon vuosisata aikaisemmin.

Tulos innosti kiistanalaiseen projektiin (siirryt toiseen palveluun), kvaggan "herättämiseen henkiin" toisen seepralajin kohdussa.

Molekyylibiologian viisastenkiveksi tuli polymeraasiketjureaktio, PCR. Sen avulla hyvin lyhyt DNA-jakso ja yksittäinen geenikin voidaan monistaa nopeasti miljooniksi kopioksi ilman aikaa vievää kloonausta. Biokemistit Kary Mullis ja Michael Smith saivat PCR:stä Nobel-palkinnon vuonna 1993.

PCR:n kehittäminen antoi roimasti vauhtia muinais-DNA:n tutkimuksille. Pian oli analysoitu niin tuhannen vuoden takainen maissi kuin seitsemän vuosituhatta sitten eläneen ihmisen aivokudos.

Kvaggan lisäksi alkoivat avautua monien muidenkin sukupuuttoon kuolleiden eläinten geneettiset salaisuudet. PCR:llä tutkittaviksi pääsivät muun muassa pussihukan, moan ja villamammutin kudosnäytteet.

Maailman viimeinen pussihukka kuoli Hobartin eläintarhassa Tasmaniassa vuonna 1936 Kuva: Dave Watts / Alamy / AOP

Viimeistään vuonna 1997 PCR:stä tuli tieteistä kiinnostuneiden yleistä tietoa, kun ruotsalainen biologi Svante Pääbo tutkimusryhmineen julkaisi neandertalinihmisen mitokondrio-DNA-sekvenssin.

PCR:n jälkeen alaa on mullistanut massiiviseen rinnakkaissekvensointiin perustuva NGS. Sen ansiosta avautui neandertalilaisten koko genomi.

Uunituoreen esimerkin siitä, mitä kaikkea paleogenomiikka voi menneisyydestä paljastaa, kertoo Biology Letters (siirryt toiseen palveluun) -lehdessä juuri julkaistu kansainvälinen tutkimus 1 600 vuotta sitten määkineestä lampaasta.

Sen muumiotuneet jäänteet löytyivät muinaisesta Chehrābādin suolakaivoksesta Iranista. Suolaiset olosuhteet ovat olleet omiaan muumioimaan kuolleita, eläinten lisäksi myös ihmisiä.

Lampaan koipi pian löytymisen jälkeen ja 1 600 vuoden kurasta puhdistettuna. Kuva: Bochumin kaivosmuseo & Zanjanin arkeologinen museo

Dublinin Trinity College (siirryt toiseen palveluun) -yliopiston geneetikkojen johtaman tutkimuksen materiaaliksi riitti pieni pala lampaanjalan nahkaa.

Laboratoriossa selvisi, että suolan ja ehkä myös sen luomissa olosuhteissa viihtyvien levien ja bakteerien ansiosta lampaan DNA oli säilynyt ikäisekseen todella hyvin.

Perimä osoittautui varsin samanlaiseksi kuin alueen lampailla nykyisinkin. Niinpä tuloksista on pääteltävissä, että nykyisen Iranin alueella on paimennettu lampaita yhtäjaksoisesti jo ainakin 1 600 vuotta.

Geenit kertovat myös, että suoraturkkinen ja rasvahäntäinen muinaislammas olisi ulkonäöltään vallan kotonaan myös tämän päivän lammaskatraassa Iranissa.

Korjattu 16.7. klo 21.40 Riika oikealle paikalleen kartassa.