멀리 떨어진 시베리아 두 군데서 검출한 탄저병균, 모두가 영구동토층에서 부활했다

영구동토층에서 길게는 십만년 만년, 짧게는 수백년을 죽은 듯이 잠복했다가 그 땅이 녹으면서 되살아나서 각종 영향을 미칠 수 있다는 소식과 관련해, 그와 같은 맥락을 이루는 과거 과학계 연구 성과 중 하나라

다음은 2019년 플러스원이라는 잡지가 탑재한 그것이라, 바로 앞에 소개한 2016년 시베리아 순록 떼죽음과 관련해 그에서 한 발 더 나아간 연구다. 
 

영구동토층이 녹으면서 되살아난 탄저균에 떼죽음한 순록님들

Insights from Bacillus anthracis strains isolated from permafrost in the tundra zone of Russia

Vitalii Timofeev ,Irina Bahtejeva,Raisa Mironova,Galina Titareva,Igor Lev,David Christiany,Alexander Borzilov,Alexander Bogun,Gilles Vergnaud 

Published: May 22, 2019
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209140
 
이 논문 요약과 결론을 살핀다. 

 
[Abstract] 

이 논문에서는 2016년 여름 야말 반도Yamal Peninsula에서 발병한 탄저병anthrax에서 분리한 Bacillus anthracis 균주와 2015년 야쿠티아Yakutia에서 독립적으로 분리한 Bacillus anthracis 균주를 기술한다.

이러한 균주의 공통적인 특징은 영구동토층permafrost에 보존되어 있다는 점인데, 영구 동토층이 해빙되거나(야말 균주Yamal strains) 또는 고생물학 발굴 결과로(야쿠트 균주Yakut strains) 추출되었다.

야말에서 분리된 모든 균주는 B.Br.001/002 계통에 속하는 동일한 유전형을 공유하며, 길이 250km가 넘는 지역에서 공통적인 감염원을 가리킨다.

이와 대조적으로 야쿠티아 발굴 중 단일 구덩이에서 유전적으로 다른 세 가지 균주가 회수되었다.

한 균주는 B.Br.001/002에 속하며, 전체 유전체 서열 분석 결과 야말이 야쿠티아에서 멀리 떨어져 있음에도 야말 균주와 가장 가까운 것으로 나타났다. 

나머지 두 균주는 A.Br.008/011의 두 가지 다른 계통에 기여하는데, 이는 지금까지 B. anthracis 종에서 보고된 주목할 만한 다분열 중 하나다.

A.Br.008/011에 속하는 균주의 지리적 분포는 이 다분열이 13세기에 중국에서 동유럽까지 이어지는 통일 몽골 제국의 형성과 함께 출현했음을 시사한다.

본 연구에서는 B. anthracis의 최근 진화에 대한 진화 모델을 제시하는데, 이 모델에서 B 계통은 유라시아 전역으로 확산되었고, 이후 지리적으로 고립된 일부 지역을 제외하고 A 계통으로 대체되었다. 


This article describes Bacillus anthracis strains isolated during an outbreak of anthrax on the Yamal Peninsula in the summer of 2016 and independently in Yakutia in 2015.


A common feature of these strains is their conservation in permafrost, from which they were extracted either due to the thawing of permafrost (Yamal strains) or as the result of paleontological excavations (Yakut strains).

All strains isolated on the Yamal share an identical genotype belonging to lineage B.Br.001/002, pointing to a common source of infection in a territory over 250 km in length.

In contrast, during the excavations in Yakutia, three genetically different strains were recovered from a single pit. One strain belongs to B.Br.001/002, and whole genome sequence analysis showed that it is most closely related to the Yamal strains in spite of the remoteness of Yamal from Yakutia. 

The two other strains contribute to two different branches of A.Br.008/011, one of the remarkable polytomies described so far in the B. anthracis species.

The geographic distribution of the strains belonging to A.Br.008/011 is suggesting that the polytomy emerged in the thirteenth century, in combination with the constitution of a unified Mongol empire extending from China to Eastern Europe.

We propose an evolutionary model for B. anthracis recent evolution in which the B lineage spread throughout Eurasia and was subsequently replaced by the A lineage except in some geographically isolated areas.   
 

이 연구 Conclusion은 다음과 같다.


요약하자면, 우리는 북부 야쿠티아Northern Yakutia에서 B. anthracis의 세 가지 독립적인 유입 사건을 감지했으며, 이는 영구동토층의 서로 다른 깊이에 저장되어 있다.

제안된 모델에서 세 번째이자 가장 최근의 유입은 지하 2미터에서 감지되었으며, 17-18세기 이후 러시아의 정복과 농업 발전의 부작용으로 발생했다.

지하 2미터와 지하 3미터에서 감지된 두 번째 유입은 14-15세기 이후 바이칼 호 지역에서 야쿠티아로 인구가 이동한 부산물일 것이다.

지하 4미터에서 감지된 첫 번째 유입은 연대를 알 수 없지만, 영구동토층에서의 위치와 야말 반도에서 독립적으로 발견된 균주와의 유전적 근접성을 고려할 때 두 번째 유입보다 몇 세기 정도 더 오래되지 않았을 것으로 추정한다.

A.Br.011/009 다절편이 14-15세기로 추정된다는 기존 가설을 고려하여, 몽골의 동유럽 침략과 관련하여 A.Br.008/011 다절편의 출현 시기를 13세기로 추정한다.

영구동토층에서 탄저균(B. anthracis)의 생태에 대한 이러한 가설들의 예측을 평가하고, 몽골군이 탄저균을 동유럽으로 운반했는지, 아니면 동유럽에서 오염되었는지 파악하기 위해서는 더 많은 연구가 필요할 것이다.


In summary, we have detected three independent events of B. anthracis introduction in Northern Yakutia, stored at different depth in the permafrost.

In the proposed model, the third and most recent introduction, detected at minus two meters, occurred as a side effect of Russian conquests and development of agriculture after the 17th-18th century.

The second introduction detected at minus 2 and minus 3 meters, would be the byproduct of Yakut’s population migration from Lake Baikal area after the 14th-15th century.

The first introduction detected at minus 4 meters, cannot be dated but the location in the permafrost and its genetic proximity with the strain independently found in the Yamal peninsula may indicate that it is not more than a few centuries older than the second introduction.

Taking into account the previous datation proposition for the A.Br.011/009 polytomy to the 14th-15th century, we propose to date the emergence of the A.Br.008/011 polytomy to the thirteenth century, in relation with the Mongolian invasions of Eastern Europe.

Many more investigations will be required to evaluate the predictions of these hypotheses regarding the ecology of B. anthracis in the permafrost, as well as to know if the Mongolian Army carried B. anthracis to Eastern Europe or if they were contaminated in Eastern Europe. 

 
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0209140

Insights from Bacillus anthracis strains isolated from permafrost in the tundra zone of Russia

 
 
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이로 볼 때 2016년 순록 떼 폐사가 영구동토층이 녹으면서 활성화한 탄저병anthrax 균주임은 확실한 듯하다.

다만 그런 균주가 어느 시기 어느 문화에서 유래하는지는 명확하지 못한 측면이 있을 듯하다. 

이를 점검하고자 연구진은 두 사이트를 조사 비교했으니, 2016년 순록 떼죽은 현장과 2015년 고고학 발굴현장이다. 두 곳은 상당한 거리를 유지한다. 

그 결과 2016년 순록 떼죽음을 부른 병원균은 균일한 하나임이 명확해졌다. 

그 병원균이 비교 대상 발굴현장에서는 맨 위 영구동토층에서 검출한 그것과 동일한 것으로 드러났다 한다. 

그 아래층에서 드러난 것들은 추적 결과 몽골 팽창 침략기까지 거슬러 올라가는 것으로 밝혀졌다 한다. 

결국 중요한 것은 그 병원균이 어느 문화에서 유래하건, 적어도 수백년간 영구동토층에 휴면 잠복해 있다가 그 땅이 녹으면서 재활성화한다는 사실이다. 

두렵지 아니한가? 

 

순록 떼죽음으로 몰아간 범인은 영구동토층에서 부활한 탄저병균이었다

https://historylibrary.net/entry/anthrax

순록 떼죽음으로 몰아간 범인은 영구동토층에서 부활한 탄저병균이었다

 

 

4만6천 년간 시베리아 영구동토층에 잠자던 선충이 부활하다!

https://historylibrary.net/entry/Nematode

4만6천 년간 시베리아 영구동토층에 잠자던 선충이 부활하다!

 

 

빙하기 영구동토층 바이러스가 기후변화로 되살아날 수 있다!

https://historylibrary.net/entry/Black-swan-pathogens

빙하기 영구동토층 바이러스가 기후변화로 되살아날 수 있다!

 

 

알래스카 영구동토층 십만년, 만년전을 잠잔 미생물이 깨어났다!

https://historylibrary.net/entry/ancient-microbes

알래스카 영구동토층 십만년, 만년전을 잠잔 미생물이 깨어났다!