Учените откриват как един единствен ген е оформил хода на пандемията от чума

Учените откриват как един единствен ген е оформил хода на пандемията от чума

Учените са документирали начина, по който един ген в бактерията причинява бубонна чума.Yersinia pestisму позволи да оцелее стотици години, като коригира вирулентността си и времето, необходимо за убиване на жертвите си, но тези форми на чума в крайна сметка изчезнаха.

Проучване на изследователи от университета Макмастър и френския институт Пастьор, публикувано днес в списаниетоНаукаразглежда някои основни въпроси относно пандемиите: Как те навлизат в човешките популации, причиняват огромно заболяване и развиват различни нива на вирулентност, за да се запазят в популациите?

Черната смърт остава единствената най-смъртоносната пандемия в записаната човешка история, убивайки около 30 до 50 процента от населението на Европа, Западна Азия и Африка, докато се движи през тези региони. През 14 век се появява на вълни в продължение на повече от 500 години и продължава до 1840 г.

Черната смърт е причинена от същите бактерии, които са причинили чумата на Юстиниан, първата чумна пандемия, избухнала в средата на 500-те години. Третата чумна пандемия започва в Китай през 1855 г. и продължава и днес. Неговите смъртоносни ефекти вече са по-контролирани от антибиотици, но все още се усещат в региони като Мадагаскар и Демократична република Конго, където случаите се съобщават редовно.

Това е едно от първите изследователски проучвания, които директно изследват промените в древен патоген, които все още виждаме днес, за да разберем какво движи вирулентността, устойчивостта и/или евентуалното изчезване на пандемиите. “

Хендрик Пойнар, съ-старши автор на изследването, директор на McMaster Ancient DNA Center и Michael G. DeGroote, председател на генетичната антропология

Племената от Юстинианова чума измряха след 300 години опустошаване на европейското и близкоизточното население. Вторите пандемични щамове се появяват от заразени популации на гризачи и причиняват Черната смърт, преди да се разделят на две основни линии. Една от тези две линии е прародителят на всички съвременни племена. Другите са въведени отново в Европа в продължение на векове и в крайна сметка са изчезнали в началото на 19 век.

Използвайки стотици проби от древни и съвременни жертви на чума, екипът се фокусира върху ген, известен катоPLA,компонент с високо копие наY. pestisТова помага да премине през имунната система незабелязано до лимфните възли, преди да се разпространи в останалата част от тялото.

Обширен генетичен анализ разкри, че техният брой копия или общият бройPLAГените, открити в бактерията, са намалили последващите огнища на болестта, което от своя страна е намалило смъртността с 20 процента и е увеличило продължителността на тяхната инфекция, което означава, че гостоприемниците са живели по-дълго, преди да умрат. Тези проучвания са проведени върху миши модели на бубонна чума.

Обратно, акоPLAДжийн беше в оригиналния си, голям брой копия, болестта беше много по-вирулентна и уби всеки един от своите гостоприемници и го направи много по-бързо.

Учените също така идентифицираха поразително сходство между траекториите на съвременните и древните племена, които са еволюирали независимоPLAВ по-късните етапи на първата и втората пандемия и досега в три проби от третата пандемия, открити във Виетнам днес.

И при епидемиите от Юстиниан и при Черната смърт еволюционната промяна е настъпила приблизително 100 години след първоначалните епидемии. Учените предполагат, че тъй като броят на генните копия е намалял и заразените плъхове са живели по-дълго, те са успели да разпространят инфекцията допълнително, гарантирайки репродуктивния успех на патогена.

„Намаляването наPLAможе да отразява променящия се размер и гъстота на популациите от гризачи и хора", обяснява Пойнар." Важно е да се отбележи, че чумата е била епидемия от плъхове, които са били двигатели на епидемии и пандемии. Хората са били случайни жертви. “

Черните плъхове в градовете вероятно са действали като „усилващи гостоприемници“ поради големия им брой и близостта им до хората. Тъй като черните плъхове са много податливи наY. pestisПатогенът изисква популациите на плъхове да останат достатъчно високи, за да осигурят нови гостоприемнициY. pestisПреминете и продължете пандемичния цикъл.

Въпреки това,PLA-Намалените щамове в крайна сметка изчезнаха, вероятно отразявайки по-нататъшна промяна в отношенията гостоприемник-патоген в тяхната среда.

Когато изследователите потърсиха признаци на изтощение в голям набор от трети пандемични проби в колекция в Института Пастьор, те откриха три съвременни щамаPLAИзтощение.

„Благодарение на нашите международни сътрудници, които наблюдават локалните епидемии от чума по целия свят, успяхме да намерим уникалните бактериални проби, използвани за този проект, подобно на намирането на три редки игли в купа сено“, казва Хавиер Писаро-Серда, съавтор на работата, директор на Дирекцията наЙерсинияИзследователски отдел и Центърът за сътрудничество на СЗО за вредители към Института Пастьор.

Институтът съхранява една от най-богатите съвременни колекции в светаY. pestisIsolate добавя Guillem Mas Fiol, съ-ръководител на изследването и постдокторант, който е бил ръководен от Pizarro-Cerdá.

„Един от най-интересните аспекти на нашето изследване беше възможността да изследваме черта, която за първи път беше наблюдавана при изчезнали щамове на чума и можеше да бъде експериментално тествана за първи път в живи съвременни бактериални щамове“, казва той.

„Въпреки че нашето изследване хвърля светлина върху интересен модел в еволюционната история на чумата, повечето от щамовете, циркулиращи до днес в Африка, Южна Америка и Индия, са тези, които преди това са били отговорни за масовата смъртност“, казва Равнит Сидху, един от водещите автори на изследването и кандидат за докторска степен в McMaster Ancient DNA Center.

източници: