約5000年前,一名后來被稱為“冰人”(?tzi)的男子死于阿爾卑斯山區,遺體在現今奧地利與意大利邊界附近的冰川中自然冷凍保存下來。這具木乃伊因其完整的衣物、武器和身上紋身而廣為人知,研究顯示他曾受箭傷致命,同時還飽受骨折、腸道寄生蟲以及煙塵導致的肺部損傷之苦。如今,科學家又為這份“病史”增添了一條:他體內可能攜帶了高度致癌的人乳頭瘤病毒16型(HPV16)。
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一項最新發表于生物學預印本平臺 bioRxiv 的研究顯示,研究團隊在冰人以及一具約4.5萬年前出土于西西伯利亞的古人類遺骸中,發現了與致癌性HPV16相匹配的古代病毒DNA片段。那具更古老的標本被稱為“烏斯季-伊希姆人”(Ust-Ishim),僅發現了一段股骨骨干,經放射性碳測年,其生存年代可追溯至距今4.5萬年前,是已知最古老的現代人基因組之一。這項工作目前尚未通過同行評議,但一些外部專家認為,這一發現可能為人類與HPV相互纏繞的演化歷史提供關鍵時間點。
人乳頭瘤病毒家族龐大,已知有數百種型別,廣泛寄居在人體內外,多數類型并不會造成明顯危害,但約十余種與生殖道及咽喉癌癥密切相關,約占全球癌癥總數的5%。自2006年起,針對部分高危型HPV的疫苗在多國陸續推廣,大幅降低了相關癌癥的發病風險。不過,隨著疫苗覆蓋率提高,一些研究者開始擔心:被疫苗針對的型別減少后,其他未被覆蓋的HPV可能“填補空缺”,改變病毒群落結構。
芬蘭的一項2023年隊列研究顯示,在對3000余名接種疫苗8年的青少年進行檢測后,疫苗靶向的高危HPV型別幾乎未再檢測到,但其他型別的多樣性有所上升。這項研究的負責人、芬蘭奧盧大學計算遺傳學家維萊·皮梅諾夫(Ville Pimenoff)認為,結果強調了系統理解HPV各型別譜系、以及它們長期演化歷史的重要性。早在2017年,他與同事就曾基于分子進化分析追溯HPV16的歷史,認為該病毒早在古人類階段就已多樣化,現代人可能在約6萬年前通過與感染HPV的尼安德特人雜交而獲得其中一個主導變異型。
此次新研究則從另一個角度填補了空白:在真正古老的人類化石中直接捕捉到HPV的遺跡。為此,來自巴西聯邦圣保羅大學(UNIFESP)的分子生物學家馬塞洛·布里奧內斯(Marcelo Briones)團隊,下載并重新分析了公開數據庫中來自冰人和烏斯季-伊希姆人的古DNA測序數據。在這些古人類DNA與環境污染混雜的片段中,他們篩選出了數以萬計與HPV16基因組序列片段相匹配的短序列。
然而,古DNA往往高度降解,片段極短,再加上DNA序列僅由四種堿基字母(A、T、C、G)構成,理論上存在隨機序列“碰巧”與HPV片段相似的可能性。為了排除這種統計噪音,研究團隊還構建并分析了大量模擬序列,對比隨機情況下產生類似匹配模式的概率。據論文第一作者、UNIFESP生物信息學研究生朱莉安娜·雅齊吉(Juliana Yazigi)介紹,他們的統計分析支持這些序列確為真實病毒殘留的信號,因此“相當有信心認為這里確實存在病毒足跡,是目前最古老的HPV證據”。
進一步比對顯示,這些古代病毒序列與此前演化分析中推斷可能來自尼安德特人的HPV16譜系最為接近。然而,考慮到冰人與烏斯季-伊希姆人之間橫跨約4萬年、相距約5000公里,這一HPV16變異型顯然在現代人群中長期流行。布里奧內斯據此提出,一個更合理的情景是:在人類演化史的某個階段,反而是現代人將高度致癌的HPV16傳染給了尼安德特人,而非傳統觀點所主張的“從尼安德特人處獲得”。
這一假設也得到該團隊此前一項工作間接支持:他們使用類似方法分析尼安德特人化石時,只在其基因組中發現了低危型HPV12的痕跡,并未檢測到HPV16。美國亞利桑那大學病毒學家科恩拉德·范·多爾斯拉爾(Koenraad Van Doorslaer)認為,這項新發現通過將HPV16直接證據在現代人中的存在時間“向前推”,有可能挑戰“HPV16源于尼安德特人與現代人雜交事件”的主流解釋。不過他也提醒,目前工作尚屬預印本階段,仍需更多樣本和獨立研究驗證。
對公眾健康而言,這些發現并不會立刻帶來更好的疫苗、治療或治愈手段。范·多爾斯拉爾坦言,“這不太可能直接造就更好的疫苗或療法,但科學不應只被實用目標驅動,有時只是為了弄清世界上那些本身就很‘酷’的問題”。對研究者來說,這項研究將HPV與人類的糾纏史進一步向遠古延伸,提示這種在當代引發癌癥的病毒,很可能自智人誕生之初就伴隨著我們的祖先,一路走到今天。
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