
美洲迄今发现的首批古代天花基因组,来自智利北部在疫情中下葬的两个人,而这场疫情在任何书面记载中都未曾被提及。这些基因组的意义不止于证实欧洲殖民将病毒带过大西洋。它们捕捉到了天花病毒在其自身进化中的一个奇特时刻:在殖民疫情高峰期间,大约两个世纪的时间里,病毒的基因变化速率放缓了数倍,随后又出现加速,与疫苗接种的推广同步。该研究发表于《科学》杂志,证明病原体的进化受人类人口结构影响之深,不亚于受其自身生物学特性的影响。
历史学家很早就掌握了大致脉络。天花于1518年抵达加勒比地区,1520年抵达墨西哥,1525年抵达印加帝国北部边疆。在智利,1561年的疫情通常被视为该病首次得到确认的传入。此后病毒一波接一波地复发,据估计在美洲各地造成300万至400万人死亡,可能还不止于此,其中大多数是从未接触过该病的土著居民。但书面记载几乎全部出自殖民者之手,因而带有偏差:它们记录的是殖民官员看到的情况,未必是土著社区内部实际发生的事情。几十年来,这一直是一个令人困扰的空白。研究人员已从美洲殖民时期墓葬中提取出肠道沙门氏菌(Salmonella enterica)、细小病毒、乙型肝炎和雅司病的古代基因组,却从未获得过天花基因组,分子证据的缺失让人们私下怀疑,历史学家为大疫情锁定的元凶是否正确。
这项新研究通过两名自然木乃伊化的个体填补了这一空白。二人出土于智利最北端阿里卡附近的Camarones 9墓地,该遗址与印加势力圈及早期欧洲影响有关。研究团队由都柏林圣三一学院博士生Bruno Romero González牵头,成员包括智利大学和塔拉帕卡大学(Universidad de Tarapacá)的研究人员,他们对13份骨骼样本进行了古代病原体筛查。其中两份检出天花病毒阳性:一名死亡时年龄在30至35岁之间的成年女性,以及一名18至20岁的年轻男性,两人均通过股骨残片鉴定。两个基因组分别以84.851倍和3.206倍的平均覆盖率获得重建,相似度达99.912%,这是两人死于同一场疫情、感染同一流行毒株的有力证据。
木乃伊本身也证实了死者的身份。他们的线粒体DNA属于A2和B2单倍群,两者都是如今遍布美洲大陆的泛美谱系,统计检验未发现可检测到的欧洲血统。换言之,疫情是在土著居民中局部传播的,而不仅仅发生在新到的殖民者之间。研究人员对其中一名个体的毛发进行了放射性碳测年,用沿海饮食中海洋成分的校正因子加以校准,再结合病毒基因组自身的分子钟估算,将两人的死亡时间定在1492年至1631年之间,正处于殖民初期。研究人员将这一现已灭绝的谱系(他们称之为CAM9)的分化时间追溯到约1296年,在进化位置上介于中世纪早期的欧洲毒株与衍生出17至20世纪天花的谱系之间。病毒随殖民而来,与其亲缘关系最近的毒株来自欧洲。
这一发现部分得益于保存条件上的偶然。骨骼样本是20世纪90年代为研究人类祖先而采集的,并非为了寻找病原体,其中的人类DNA已严重降解,而病毒DNA的保存情况要好得多。这种偶然还牵涉到该遗址一个长期未解的谜团:部分Camarones木乃伊身上直径1至5毫米、集中于躯干的皮肤损伤,此前一直归因于慢性砷暴露,砷在该地区的水源和土壤中天然存在。作者认为,其中一些损伤可能实为天花脓疱,也就是说,这个社区同时经历了这两种暴露。
更深层的意外在于病毒的进化节律。在整个天花病毒家族树上,宿主特化是通过基因失活来实现的:对于只在人类体内生存的病毒而言,变得可有可无的基因会不断累积失活突变,作者统计出早期分支上大约每世纪1至2次这类事件。这一节律在CAM9谱系中一直保持到16世纪中叶至17世纪初。此后约两个世纪,即从16世纪末到18世纪末,变化的速度骤然坍塌。与其他分支相比,同义替换(分子钟中性的节拍)下降了3.1至3.8倍,而改变蛋白质的突变下降幅度较小,两者的比值随之上升。16世纪中叶至17世纪初之后,再也没有新的基因失活事件固定下来。作者将此解释为进化停滞:该病毒已与人类宿主建立起高度优化的关系,在数百万没有既往免疫力的人群中传播得如此成功,以至于几乎不存在变化的压力。19世纪疫苗接种开始推广后,人群免疫力上升,替换速率随之回升。
这一解释存在争议。未参与这项研究的麦克马斯特大学进化遗传学家Hendrik Poinar认为,病毒并不会真正停止进化,它们会不断调整以适应宿主的防御机制。他提出,智利毒株的毒力可能反而低于后来的天花,并指出即便是相对温和的病毒,对从未接触过该病的人群也会造成极其严重的冲击。无论如何,这些木乃伊记录下了档案所无法记录的内容:一场疫情在印加势力圈内的一个土著社区中蔓延,远离殖民编年史所描述的种种疫情,没有留下任何文字痕迹。
这一发现还提出了一个问题:天花为何如此之早就抵达了智利最北端。研究人员指出,CAM9谱系确切的地理起源无从推断,也无法排除所有20世纪毒株的共同祖先在同一时期跨越大西洋的可能性。传播可能沿用了远在欧洲人到来之前就已存在的土著贸易网络,这条路径在殖民记录中无从得见。对于现代传染病研究而言,这项研究提醒人们,人口流动、免疫力与公共卫生措施本身就是进化力量,它们之于流感、COVID-19和猴痘的意义,与之于当年在美洲夺走数百万人生命的病毒一样重要。两个在无人留下文字记录的疫情中被埋葬的木乃伊,最终被发现携带着答案。
参考文献
Bruno Romero González et al., The genomic identity of early smallpox in South America. Science 393, 504-508 (2026). DOI: 10.1126/science.aee6957.
Lizzie Wade, Ancient DNA confirms historical accounts of how smallpox got to the Americas. Science, 30 July 2026.
Trinity College Dublin, Ancient smallpox genomes reveal how European colonisation brought the disease to the Americas. EurekAlert! press release, 30 July 2026.
Adithi Ramakrishnan, Ancient mummy DNA connects smallpox to European colonization. Associated Press, 30 July 2026.
婷 翻译

