[흑사병] 유전체로 제2차 페스트 대유행 유전적 역사 구명

막스 플랑크 협회Max Planck Society 제공

새롭게 염기서열이 분석된(원) 및 이전에 발표된(삼각형) 페스트 유전체 위치를 ​​시간 순서대로 색칠했다. 유럽 10개 고고학 유적에서 발굴한 인골을 분석해 제2차 페스트 대유행(14세기~18세기)의 여러 단계와 흑사병 발생 기간 및 이후의 페스트균(Yersinia pestis)의 유전적 다양성을 밝혀냈다. 출처: Spyrou et al.: Phylogeography of the second plague pandemic revealed through analysis of historical Yersinia pestis genomes, Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-019-12154-0

 

(2019년 10월 2일) 국제 연구팀은 영국, 프랑스, ​​독일, 러시아, 스위스의 10개 고고학 유적에서 발굴한 인골을 분석해 제2차 페스트 대유행second plague pandemic (14세기~18세기)의 진행 단계와 흑사병Black Death 발생 기간 및 이후 예르시니아 페스티스Yersinia pestis의 유전적 다양성을 밝혀냈다.

Nature Communications에 발표된 이 연구에서 연구팀은 34개 Y. pestis 게놈을 재구성해 이 박테리아의 유전적 역사를 추적했고, 이를 통해 유럽에서 발생한 제2차 페스트 대유행의 시작과 진행 과정에 대한 중요한 통찰을 얻었다.

14세기 중반 흑사병으로 시작해 18세기까지 유럽과 그 주변 지역에서 파괴적인 발병을 이어간 제2차 페스트 대유행은 유럽 대륙을 황폐화시켜 인구의 최대 60%를 사망에 이르게 했다.

그렇다면 페스트를 일으키는 세균인 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis)는 어디에서 유래했을까? 그리고 유럽에 유입된 후 어떻게 진화하고 확산했을까?

제2차 페스트 대유행 당시 예르시니아 페스티스의 유입 경로 추정

흑사병은 역사 문헌과 대중의 인식 속에 널리 알려졌지만, 초기 발병에 대한 자료 부족과 고대 예르시니아 페스티스 게놈 정보의 희소성으로 인해 당시 예르시니아 페스티스 박테리아의 유입 경로와 유럽 전역으로의 확산 경로는 여전히 불분명하다.

이번 연구에서 연구진은 러시아 볼가 지역 라이셰보Laishevo 출토 두 명을 포함한 34명 치아에서 페스트 바이러스 유전자를 재구성하여 모든 2차 대유행 변종의 조상이 되는 단일 변종을 발견했다.

또한 연구진은 흑사병 유행 시기의 샘플에서 유전적 다양성이 나타나지 않는다는 점을 관찰했다.

막스 플랑크 인류사 과학 연구소의 마리아 스피로우Maria Spyrou 제1저자는 "이러한 결과는 페스트균(Y. pestis)이 동쪽을 통해 유럽에 한 번 유입되었음을 시사한다"라고 설명하며, "하지만 향후 서유라시아에서 아직 샘플링되지 않은 유전적 다양성이 발견된다면 추가적인 해석이 가능할 수도 있다"고 덧붙였다.

마리아 스피로우, 예나에 있는 막스 플랑크 인류사 과학 연구소 클린랩에서. 사진 제공: 랴자트 무스랄리나

유럽 내 페스트균의 지속성

연구진은 유럽 전역을 휩쓴 흑사병이 단일 균주로 발생했을 가능성이 높다는 것을 발견했지만, 팬데믹 후기의 게놈 분석 결과 유전적 다양성이 더 높은 계통이 출현했음을 보여준다.

"두 번째 유행의 후기 단계에서 유럽 내에서 여러 갈래로 나뉜 전염병이 발생한 것을 볼 수 있는데, 이는 흑사병이 여러 지역에서 지속적으로 발생했음을 시사한다"고 막스 플랑크 인류사 과학 연구소 공동 제1 저자인 마르셀 켈러Marcel Keller는 말한다.

"현재까지 이 계통의 현대 후손은 발견되지 않았는데, 이는 이러한 병원체 저장소가 멸종되었음을 나타낼 가능성이 있습니다."

프랑스 툴루즈 '16 rue des Trente Six Ponts' 유적에서 발견된 흑사병 시대 집단 매장지. 사진 제공: Archeodunum SAS, Gourvennec Michaël. 시신을 쟁였다고 봐야 한다.

 

연구진은 또한 이 두 번째 계통의 게놈에서 두 개 병원성 관련 유전자를 포함하는 결손을 확인했다.

흥미롭게도, 첫 번째 페스트 대유행 후기 단계의 게놈에서도 동일한 부위의 결손이 나타났다.

막스 플랑크 인류사 과학 연구소 연구 그룹 리더인 키르스텐 보스Kirsten Bos는 "이 결손이 현재는 멸종된 첫 번째와 두 번째 대유행의 계통에서 모두 발생했다는 점을 고려할 때, 이 유전자들이 인간과 벼룩 숙주에서의 유지에 어떤 영향을 미치는지 밝히는 것은 향후 연구에서 중요한 분야가 될 것"이라고 말했다.

이번 연구는 두 번째 페스트 대유행의 시작과 진행에 대한 새로운 관점을 제시하고, 발표된 고대 페스트균 게놈 데이터베이스에 중요한 자료를 추가한다.

"우리는 고대 페스트균 게놈에 대한 광범위한 분석을 통해 수백 년에 걸친 병원균의 미세진화에 대한 독특한 통찰력을 얻을 수 있음을 보여주었다"고 막스 플랑크 인류사 과학 연구소 고고유전학 부서 책임자인 요하네스 크라우제Johannes Krause 수석 저자는 말한다.

향후 기후 과학, 역학, 역사 등 다른 분야 데이터와 함께 이러한 데이터를 질병 모델링에 통합하는 것은 제2차 페스트 대유행을 더 잘 이해하는 데 중요할 것이다.

Publication details
Maria A. Spyrou et al. Phylogeography of the second plague pandemic revealed through analysis of historical Yersinia pestis genomes, Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-12154-0 

Journal information: Nature Communications 

Provided by Max Planck Society