在人类与病原体漫长的博弈史中，鼠疫杆菌（Yersinia pestis）引发的瘟疫曾造成毁灭性影响。尽管现代鼠疫研究已取得重要进展，但对其史前谱系——特别是缺乏跳蚤传播关键基因的LNBA（Late Neolithic Bronze Age）谱系的生态学和传播机制仍知之甚少。这一谱系在欧亚大陆持续传播两千余年，却始终未形成地理分化，这种异常现象引发了科学界的广泛好奇。更关键的是，所有已知LNBA谱系均来自人类遗骸，其动物宿主和传播链条始终成谜。

为解开这些谜团，马克斯·普朗克感染生物学研究所（Max Planck Institute for Infection Biology）和马克斯·普朗克进化人类学研究所（Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology）的联合团队开展了一项开创性研究。他们从俄罗斯阿尔卡伊姆（Arkaim）遗址的青铜时代家养绵羊牙齿中成功提取到距今约3900年的鼠疫杆菌基因组，这是首个非人类宿主的LNBA谱系基因组证据。通过高通量测序与古DNA捕获技术，研究人员构建了2.31倍覆盖度的基因组，结合系统发育分析和选择压力评估，揭示了史前瘟疫传播的新模式。

研究主要采用四种关键技术：① 古DNA提取与单链文库构建技术获取降解样本的遗传信息；② 靶向捕获富集针对鼠疫杆菌的基因组区域；③ 系统发育分析使用RAxML-ng构建包含201个古今基因组的最大似然树；④ 选择压力分析通过dN/dS比值和突变谱系追踪评估进化动力。来自南乌拉尔地区Sintashta-Petrovka文化遗址的23个动物样本队列为研究提供了重要材料。

青铜时代绵羊中发现的LNBA谱系基因组

通过宏基因组筛查和靶向捕获，研究人员在编号ARK017的绵羊牙齿中鉴定出鼠疫杆菌DNA。线粒体DNA分析确认其属于家养绵羊（Ovis aries），放射性碳定年显示其生活于公元前1935-1772年。该基因组与同时期人类感染样本RISE386（来自邻近遗址）形成高支持度的聚类（bootstrap值>95%），且基因缺失模式与LNBA谱系特征完全吻合，包括缺乏关键的ymt（增强跳蚤传播能力）基因。

平行基因组退化与独特选择压力

比较基因组分析发现，LNBA谱系保留了更多来自祖先病原体假结核耶尔森菌（Y. pseudotuberculosis）的基因，但呈现出随时间推移的渐进性丢失。值得注意的是，14个基因在LNBA谱系与现存谱系中独立丢失，包括已知影响毒力的R3和orf2区域。选择压力分析显示LNBA谱系经历更强的纯化选择（dN/dS=0.71），而现存谱系呈中性进化（dN/dS=0.97）。外部支系突变分析揭示，人类和绵羊感染可能代表进化死胡同。

家畜在史前瘟疫传播中的作用

系统发育地理学分析表明，绵羊与人类感染源自同一LNBA谱系种群（遗传距离-时间相关性R2=0.91）。结合现代流行病学观察——绵羊可通过接触染病啮齿动物成为"桥梁宿主"，研究人员提出假说：青铜时代游牧民族的绵羊养殖可能通过三种途径增加人类感染风险：（1）直接接触染病家畜；（2）处理受污染动物产品；（3）共享生态位扩大与自然宿主的接触。这种传播模式可解释LNBA谱系缺乏跳蚤传播适应性却仍能广泛传播的现象。

这项发表于《Cell》的研究具有多重重要意义：首次将古微生物学研究拓展至动物考古记录，证实家畜在史前瘟疫传播中的关键作用；揭示鼠疫杆菌早期进化中存在平行基因丢失但差异化选择的特殊模式；为理解青铜时代欧亚大陆大规模人口流动与疾病传播的相互关系提供了新视角。特别是LNBA谱系作为单一谱系维持两千余年的现象，暗示可能存在未知的高流动性传播宿主（如候鸟），这为未来研究指明了方向。该研究不仅重构了史前人畜共患病的传播网络，更展示了跨学科方法在古病理学研究中的强大潜力——通过整合考古学、基因组学和进化生物学，最终让沉默的动物遗骸"讲述"出惊心动魄的史前瘟疫史诗。