Vědci zjistili, jak jediný gen formoval průběh morové pandemie

Vědci zjistili, jak jediný gen formoval průběh morové pandemie

Vědci zdokumentovali způsob, jakým jediný gen v bakterii způsobuje dýmějový mor.Yersinia pestisumožnilo mu přežít stovky let úpravou jeho virulence a času, který potřeboval k zabití svých obětí, ale tyto formy moru nakonec vymřely.

Studie výzkumníků z McMaster University a francouzského Institutu Pasteur dnes zveřejněná v časopiseVědařeší některé základní otázky o pandemiích: Jak se dostávají do lidských populací, způsobují obrovské nemoci a vyvíjejí různé úrovně virulence, aby v populacích přetrvávaly?

Černá smrt zůstává jedinou nejsmrtonosnější pandemií v zaznamenané historii lidstva, která zabila odhadem 30 až 50 procent populace Evropy, západní Asie a Afriky, když se těmito oblastmi pohybovala. Ve 14. století se objevoval ve vlnách po více než 500 let a vydržel až do roku 1840.

Černou smrt způsobila stejná bakterie, která způsobila Justiniánův mor, první morovou pandemii, která vypukla v polovině 500. let. Třetí morová pandemie začala v Číně v roce 1855 a pokračuje dodnes. Jeho smrtící účinky jsou nyní více kontrolovány antibiotiky, ale stále jsou pociťovány v regionech, jako je Madagaskar a Demokratická republika Kongo, kde jsou případy pravidelně hlášeny.

Toto je jedna z prvních výzkumných studií, které přímo zkoumají změny ve starověkém patogenu, které vidíme dodnes, abychom pochopili, co pohání virulenci, přetrvávání a/nebo případné vyhynutí pandemií. “

Hendrik Poinar, spoluautor studie, ředitel McMaster Ancient DNA Center a Michael G. DeGroote Chair in Genetic Anthropology

Kmeny Justiniánského moru vymřely po 300 letech pustošení evropských a blízkovýchodních populací. Druhé pandemické kmeny se objevily z infikovaných populací hlodavců a způsobily černou smrt, než se rozpadly na dvě hlavní linie. Jedna z těchto dvou linií je předkem všech moderních kmenů. Ostatní byli po staletí reintrodukováni do Evropy a počátkem 19. století nakonec vyhynuli.

Pomocí stovek vzorků od starověkých a moderních obětí moru se tým zaměřil na gen známý jakoCHKO,součást s vysokou kopiíY. pestisTo pomáhá nepozorovaně přejít imunitním systémem do lymfatických uzlin, než se rozšíří do zbytku těla.

Rozsáhlá genetická analýza odhalila, že jejich počet kopií nebo celkový početCHKOGeny nalezené v bakterii snížily následné propuknutí nemoci, což zase snížilo úmrtnost o 20 procent a prodloužilo délku jejich infekce, což znamená, že hostitelé žili déle, než zemřeli. Tyto studie byly provedeny na myších modelech Bubonic Plague.

Naopak, pokudCHKOGen byl ve svém původním vysokém počtu kopií, nemoc byla mnohem virulentnější a zabila každého ze svých hostitelů, a to mnohem rychleji.

Vědci také identifikovali nápadnou podobnost mezi trajektoriemi moderních a starověkých kmenů, které se vyvíjely nezávisleCHKOV pozdějších fázích první a druhé pandemie a zatím ve třech vzorcích třetí pandemie nalezené dnes ve Vietnamu.

Jak u Justiniánova moru, tak u moru černé smrti došlo k evoluční změně přibližně 100 let po počátečním vypuknutí. Vědci naznačují, že jak počet kopií genu klesal a infikované krysy žily déle, byly schopny šířit infekci dále, což zajistilo reprodukční úspěch patogenu.

„SníženíCHKOmůže odrážet měnící se velikost a hustotu populací hlodavců a lidí," vysvětluje Poinar." Je důležité si uvědomit, že mor byl epidemií krys, které byly hybateli epidemií a pandemií. Lidé byli náhodnými oběťmi. “

Černé krysy ve městech pravděpodobně působily jako „hostitelé zesílení“ kvůli jejich vysokému počtu a blízkosti k lidem. Protože černé krysy jsou velmi náchylné kY. pestisPatogen vyžadoval, aby populace potkanů ​​zůstaly dostatečně vysoké, aby poskytly nové hostiteleY. pestisProjděte a pokračujte v pandemickém cyklu.

Nicméně,CHKO-Redukované kmeny nakonec vyhynuly, což pravděpodobně odráží další posun ve vztahu hostitel-patogen v jejich prostředí.

Když vědci hledali známky vyčerpání ve velkém souboru vzorků ze třetí pandemie ve sbírce v Institut Pasteur, našli tři současné kmenyCHKOVyčerpání.

„Díky našim mezinárodním spolupracovníkům, kteří monitorují místní epidemie moru po celém světě, se nám podařilo najít unikátní bakteriální vzorky použité pro tento projekt, podobně jako při hledání tří vzácných jehel v kupce sena,“ říká Javier Pizarro-Cerdá, spoluautor díla, ředitel ředitelstvíYersiniaVýzkumná jednotka a WHO Collaboration Center for Pest v Institutu Pasteur.

V ústavu se nachází jedna z nejbohatších moderních sbírek na světěY. pestisIsolate dodává Guillem Mas Fiol, spoluvedoucí studie a postdoktorandský výzkumník, který byl pod dohledem Pizarro-Cerdá.

"Jedním z nejzajímavějších aspektů našeho výzkumu byla příležitost studovat rys, který byl poprvé pozorován u vyhynulých kmenů moru a mohl být poprvé experimentálně testován na živých současných bakteriálních kmenech," říká.

„Přestože náš výzkum vrhá světlo na zajímavý vzorec v evoluční historii moru, většina kmenů, které dodnes cirkulují v Africe, Jižní Americe a Indii, jsou ty, které byly dříve zodpovědné za masivní úmrtnost,“ říká Ravneet Sidhu, spoluautor studie a kandidát na PHD v McMaster Ancient DNA Center.

Zdroje: