文 / 寒波
瘧疾（malaria）是當今世上常見的傳染病，根據美國疾病控制與預防中心（Centers of Disease Control and Prevention）的統計，全世界在 2015 年，共有 2.14 億人感染瘧疾，造成 43.8 萬人死亡，其中大部分是未滿 5 歲的兒童。
瘧疾肆虐的羅馬帝國
瘧疾早在羅馬帝國時已經存在，那時的文獻留下不少相關記載，例如以「希波克拉底誓詞」聞名的醫師希波克拉底（Hippocrates）、醫學家蓋倫（Galen）和凱爾蘇斯（Celsus）等人的著作中都描述過；另外考古學家也發現過當時的遺骸，生前有感染瘧疾的跡象 [1]。
引發瘧疾的病原是瘧原蟲（Plasmodium），如今大多數病例是由惡性瘧原蟲（Plasmodium falciparum）導致，然而其他種類的瘧原蟲，亦即三日瘧原蟲（Plasmodium malariae）、間日瘧原蟲（Plasmodium vivax）和卵形瘧原蟲（Plasmodium ovale），也都可能造成瘧疾。只憑古代的文字與遺骸都沒辦法釐清，究竟是哪種病原蟲曾感染過古羅馬人。
古代遺傳學研究傳染病
研究古代傳染病時，古代 DNA 已經被證實是威力強大的利器。近年取樣與分析方法的進步，讓科學家可以直接由遺骸中，取得當時病原體的遺傳物質，如此第一手的古代疾病訊息，將大幅增進我們對疾病的認識。
鼠疫桿菌（Yersinia pestis）是相當成功的例子。來自各地遺骸的 DNA，證實鼠疫桿菌曾在 1500 年前肆虐拜占庭帝國，造成查士丁尼瘟疫；甚至遠在欠缺歷史記載的青銅時代早期，5000 年前就已經感染歐亞大陸西方的人類[2]。它也是導致中世紀黑死病的元凶，最近遺傳學家獲得大批來自黑死病犧牲者的樣本，也愈來愈了解這位殺人魔王的演化與傳播歷史，相關研究還在如火如荼進行。
胃幽門螺旋桿菌（Helicobacter pylori）是另一個難能可貴的案例。這種以人體為家的細菌只居住在消化道，在屍體正常腐朽以後，本來應該毫無機會保留下來；然而科學家卻幸運地從阿爾卑斯山上，被冰封的天然木乃伊－冰人奧茨（Iceman Ötzi）身上，成功取得他距今 5300 年之久，胃幽門螺旋桿菌的整套基因組，還藉此修正了之前對人類遷徙過程的假說 [3]。
以古代 DNA 偵測歷史疑雲中的瘧疾
以上案例清楚地表示要認識歷史疾病，保留在遺骸中的病原體 DNA 價值非凡。
瘧疾研究方面，曾有多篇論文表示，在古埃及木乃伊中找到瘧原蟲的蹤影，而且是最兇殘的惡性瘧原蟲 [4]。論文使用的實驗方法包括，用 PCR 直接尋找屬於瘧原蟲的特定基因 [5]，或是由次世代基因定序（NGS）一網打盡的 DNA 片段中，再篩選出源於瘧原蟲的遺傳訊息 [6]。
已知偵測到瘧原蟲 DNA 的樣本中，最老的來自新王國時期，也就是距今 3500 年之後，更早以前的還沒有發現過。生前得過瘧疾的木乃伊中，最知名的正是生活在約 3300 年前，鼎鼎大名的埃及法老－圖坦卡門 [7]！
古代瘧疾研究，不只古埃及。也曾有論文報告，在義大利中部的溫布利亞（Umbria），於羅馬帝國結束後，西元 5 世紀時的一位嬰兒身上，用 PCR 檢驗出瘧原蟲的存在 [8]。但要等到最近新發表的論文，才首度取得更早以前，羅馬帝國時的新資訊 [9]。
人體血液中的惡性瘧原蟲環狀體和配子母細胞，來源：https://en.wikipedia.org/wiki/Malaria
2000 年前的羅馬瘧原蟲
此次新研究由年代介於西元 1 到 3 世紀，位於義大利南部的 3 個地點，取得共 58 位成人及 10 位兒童的臼齒樣本，試圖從牙髓中抽取 DNA，進行次世代定序。如此得到的 DNA 訊息，會是樣本中存在的所有 DNA，都包括在內的「總體基因組（metagenome）」，假如牙齒中仍有瘧原蟲 DNA，就會被一起定序出來。
在這樣的材料中尋找瘧原蟲並不容易。除了樣本高齡 2000 歲，DNA 多半早已年久損壞外，另一困難在於人體中的瘧原蟲，正常狀況下應該會在血管與器官這類軟組織活動，不太有機會在牙齒出現，就算存在，也應當十分微量。所幸研究者最終克服萬難，仍在其中 2 人的總體基因組中，偵測到瘧原蟲的蹤影。
曾罹患瘧疾的兩具成人遺骸中，一位來自身處內陸，瓦納立（Vagnari）的勞動者墓地；另一位源於位於海岸，作為港口與貿易中心的韋利亞（Velia）；而另一個海岸遺址 Isola Sacra 則沒有發現。這證實身為羅馬帝國核心地帶的義大利南部，海岸與內陸地區，在帝國時期時都確實有過瘧疾出沒。
偵測到的瘧原蟲 DNA 非常非常稀少，2 個人加起來一共只有 120 段 DNA 序列（reads），符合粒線體 DNA 的特徵（瘧原蟲是有粒線體的真核生物，跟細菌不一樣）。瘧原蟲粒線體一共有 5967 個鹼基對長，把 DNA 片段拼裝起來，一共能復原 3033 個鹼基對，約占全部的 50.8%。
將 53 個瘧原蟲的近親品系們，擺在一起製作親緣關係樹，結果顯示古羅馬瘧原蟲跟其餘 19 個惡性瘧原蟲樣本，都被歸類到同一個分枝，證實曾寄居在 2 位古羅馬人身上的，也屬於最兇惡的惡性瘧原蟲。可惜的是，由於復原的序列過於殘缺，沒辦法估計演化上的分家年代。
這項研究靠著古代 DNA，確認古羅馬人曾經感染瘧原蟲，證明古代文獻確實可信，瘧疾真的存在於 2000 年前的義大利。然而光憑兩地已知的 2 個病例，並不足以判斷瘧疾在羅馬帝國的分佈與肆虐狀況，更詳細的疾病歷史，仍有待更多研究方能知曉。
延伸閱讀：澳洲原住民的基因藏著哪些秘密？©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因線上版權所有 未經授權不得轉載。合作請聯繫：service@geneonlineasia.com
參考文獻：
1. Researchers find overwhelming evidence of malaria’s existence 2,000 years ago
2. 鼠疫桿菌：伴隨人類 5000 年的死神
3. 反映古早人遷徙的胃幽門螺旋桿菌
4. Sandle, T. (2013). Pharaohs and Mummies: Diseases of Ancient Egypt and Modern Approaches. Journal of Ancient Diseases & Preventive Remedies, 2013.
5. Nerlich, A. G., Schraut, B., Dittrich, S., Jelinek, T., & Zink, A. R. (2008). Plasmodium falciparum in ancient Egypt. Emerging infectious diseases, 14(8), 1317.
6. Khairat, R., Ball, M., Chang, C. C. H., Bianucci, R., Nerlich, A. G., Trautmann, M., … & Pusch, C. M. (2013). First insights into the metagenome of Egyptian mummies using next-generation sequencing. Journal of applied genetics, 54(3), 309-325.
7. Hawass, Z., Gad, Y. Z., Ismail, S., Khairat, R., Fathalla, D., Hasan, N., … & Wasef, S. (2010). Ancestry and pathology in King Tutankhamun’s family. Jama, 303(7), 638-647.
8. Sallares, R., & Gomzi, S. (2001). Biomolecular archaeology of malaria. Ancient Biomolecules, 3(3), 195-213.
9. Marciniak, S., Prowse, T. L., Herring, A., Klunk, J., Kuch, M., Duggan, A. T., Bondioli, L., Holmes, E., Poinar, H. N. (2016) Plasmodium falciparum malaria in 1st–2nd century CE southern Italy. Current Biology, 26(23), R1220-R1222.
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