1812年,正值权势鼎盛的法国皇帝拿破仑·波拿巴率领约60万大军入侵俄国。然而,仅仅六个月后,他们的突然撤退便酿成灾难,数万士兵死于战斗、严寒、物资短缺以及席卷军队的传染病。

巴黎巴斯德研究所古代微生物基因组学研究室主任尼古拉斯·拉斯科万说道,“那场战役是现代军事史上最黑暗的篇章之一。”

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他向半岛电视台解释说:“拿破仑曾自认为能够将影响力扩展到世界大部分地区,但正是那场战役点燃了他帝国野心崩溃的导火索。”

两百多年后,现代科学正为我们揭开这场历史上代价最为惨重的战争之一的新面纱。最近对埋葬在立陶宛维尔纽斯万人坑中的士兵牙齿进行的基因分析表明,疲惫不堪的法国军队不仅是寒冷和饥饿的受害者,也是以前未知的隐性疾病的受害者。

科学家发现的遗迹(巴斯德神庙)

DNA中的惊人发现

当时,人类尚未发现微生物是传染病的病原体。普遍认为疾病源于污秽,并通过“污浊的空气”传播——这一理论在几十年后被路易·巴斯德驳斥。巴斯德是巴斯德研究所的创始人,而领导这项研究的法国研究人员就职于该研究所,他们的研究成果发表在《当代生物学》杂志上。

此后,历史学家一直认为,对拿破仑军队造成最大伤亡的疾病是“营地热”(即今天的斑疹伤寒)和“战壕热”。战壕热是由一种名为五日热杆菌(Rocalimia quintana)的细菌引起的感染,这种细菌通过体虱传播,可能通过吸入途径传播。

根据历史记载以及在士兵遗骸上发现的体虱(已知是这些疾病的携带者),人们认为这两种病原体是导致法军惨败的主要原因。

但最近,研究人员分析了从13名士兵的牙齿中提取的古代DNA,这些士兵分别来自2001年在维尔纽斯北部一处建筑工地偶然发现的一处乱葬坑。他们惊讶地发现,这些牙齿中并未发现任何已知疾病的痕迹。

该研究的主要作者拉斯科万说道,“在我们的13个样本中,我们运用了全面的测序技术和严格的鉴定标准,没有发现来自这些特定物种(斑疹伤寒和战壕热)的DNA,但这并不与之前的研究结果相矛盾。”

相反,分析结果揭示了完全不同的细菌的遗传痕迹,这些细菌出乎所有人的意料,但很可能导致了士兵们的迅速衰弱。

根据之前的研究,很明显,拿破仑的军队在撤退过程中遭受了来自四面八方的微生物攻击,这表明他们面临的病原体种类比之前认为的要多。

拉斯科万表示,他的团队之所以专注于这些样本,“是因为我们原本预计只会发现一种病原体——斑疹伤寒,这种病原体长期以来一直与拿破仑军队的溃败联系在一起。”但他补充道,“分析结果完全出乎意料,显示出更多种类的病原体,这些病原体可能导致士兵精疲力竭,并可能造成他们的高死亡率。”

2001 年,在立陶宛维尔纽斯北部郊区的一个万人坑中发现了约 3000 名拿破仑军队士兵的遗骸(巴斯德研究所)

牙齿中保存的秘密

二十多年前发现的士兵牙齿中,牙髓内仍保留着血管,从而保存了他们生前体内发生的各种痕迹,包括血源性病原体和人类DNA。

研究古代病原体DNA的专家拉斯科万解释说:“死后,牙髓被坚硬的牙釉质和牙本质层保护着,这比大多数骨骼更能有效地保护DNA免受环境因素的影响。此外,牙齿在埋葬过程中也不易腐烂。”

他在接受半岛电视台采访时补充道:“这种组合——DNA通过血液进入人体,随后又受到牙齿各层的保护——使得牙齿对于提取古代人类DNA以及死者生前血液中循环的病原体DNA来说,具有极高的价值。”

得益于现代科技,牙齿已成为拉斯科万所描述的“非凡的时间胶囊”。他解释说,牙齿坚硬的结构中保存着人一生中血液和病原体的痕迹。

他补充道:“这种受保护的结构为科学家们提供了一个难得的窗口,让他们得以窥见两个多世纪前人们体内发生的一切,这使得牙齿成为了解过去社会流行病不可或缺的资料来源。”

经过细致的去除任何潜在污染后,拉斯科万和他的团队将牙齿研磨成细粉,然后溶解骨骼,以提取古代DNA。不出所料,DNA状态不佳,断裂成极短的片段,并且发生了化学降解。

研究人员对所有基因片段进行了测序。有些来自士兵自身,有些来自土壤中的微生物,但还有一些可能来源于导致他们死亡的病原体。

另一种致命细菌

在获得样本中所有已鉴定微生物的详细清单后,研究团队开始寻找与已知人类病原体相匹配的物种。

当研究团队解开这个谜题时,他们在这些士兵体内发现了两种致病细菌的基因证据——这种感染此前从未被记录或预测过。

第一种是引起副伤寒的沙门氏菌,其症状与斑疹伤寒类似,例如发烧、皮疹和腹泻,但通常通过被人类粪便污染的食物或水传播,而不是通过虱子传播。

第二种属于伯氏疏螺旋体属,这种细菌与引起莱姆病的细菌密切相关。这种病原体由体虱传播,如今在欧洲会引起一种罕见的疾病,称为回归热,其特征是反复出现高烧。

拉斯科万说道,“我们发现,一种由虱子传播的回归热病毒株属于一个非常古老的谱系,该谱系在欧洲持续存在了约2000年,之后才从现代样本中消失。”

他补充道,“不同传播途径的病原体的存在表明,当时的疾病环境十分复杂:卫生条件差、人口拥挤、暴露于恶劣环境以及极端压力等因素同时存在。”

他认为,这改变了人们对戒断反应的认知,将其视为一种多因素事件,涉及多种并发感染,而非单一病原体感染。

寒冷、饥饿和疾病导致拿破仑军队数万人死亡(巴斯德研究所)

严谨的方法论与科学挑战

2006 年,一项在同一墓地(针对其他个体)进行的早期研究,利用聚合酶链式反应 (PCR) 检测到了部分士兵牙齿中的立克次体(引起斑疹伤寒的细菌)和巴尔通体五日热菌(引起战壕热的细菌)。然而,当时的技术能力有限。

在新研究中,科学家们采用了高通量测序 (HTS) 技术,该技术可以同时分析数百万个 DNA 片段。这使得即使在严重降解的样本中,例如两百多年前的样本,也能识别出遗传物质。

“PCR 可以检测到非常小的目标 DNA 片段,即使在极其罕见的情况下也是如此,”拉斯科万说道,“而大规模测序虽然可以扫描所有微生物,但需要更大的样本量才能进行检测。”

因此,他认为,两项研究结果的差异可能源于所分析个体罹患的不同疾病,也可能源于各自方法的优势和局限性。然而,两项研究的综合结果清楚地表明,除了寒冷和饥荒的影响外,还存在多种并发感染(至少四种不同的病原体)。

这项研究展现了此类分析的复杂性,以及处理此类数据所需的高度精确性和专业知识。其结果进一步凸显了古代DNA技术在研究历史疾病、理解现代流行病的成因以及预测其未来发展趋势方面的巨大潜力。

科学家表示,这些新发现不仅揭示了一项关键的历史事件,也展现了DNA分析技术的进步及其对历史环境的更深入理解。

谈到科学进步的迅猛发展,拉斯科万表示,最令他印象深刻的是“科技在如此短的时间内取得的惊人飞跃”。

他解释说,如今DNA分析技术的能力远远超出了2006年那项研究发表时的想象,并补充道:“我对未来几年DNA分析技术的发展前景感到无比兴奋;该领域的发展速度远远超出了我们的预期。”

来源: 半岛电视台