Teadlased avastavad, kuidas üksainus geen kujundas katku pandeemia kulgu

Teadlased avastavad, kuidas üksainus geen kujundas katku pandeemia kulgu

Teadlased on dokumenteerinud, kuidas bakteris üks geen põhjustab muhkkatku.Yersinia pestisvõimaldas tal ellu jääda sadu aastaid, kohandades oma virulentsust ja aega, mis kulus ohvrite tapmiseks, kuid need katku vormid surid lõpuks välja.

McMasteri ülikooli ja Prantsusmaa Institut Pasteuri teadlaste uuring avaldati täna ajakirjasTeaduskäsitleb mõningaid põhiküsimusi pandeemiate kohta: kuidas nad sisenevad inimpopulatsioonidesse, põhjustavad tohutuid haigusi ja tekitavad populatsioonides püsimiseks erinevaid virulentsuse tasemeid?

Must surm on inimkonna ajaloos endiselt surmavaim pandeemia, mis tappis nendes piirkondades liikudes hinnanguliselt 30–50 protsenti Euroopa, Lääne-Aasia ja Aafrika elanikkonnast. 14. sajandil ilmus see lainetena üle 500 aasta ja püsis kuni 1840. aastani.

Musta surma põhjustasid samad bakterid, mis põhjustasid Justinianuse katku, esimese katku pandeemia, mis puhkes 500. aastate keskel. Kolmas katkupandeemia sai alguse Hiinas 1855. aastal ja kestab tänaseni. Selle surmavat mõju kontrollivad nüüd paremini antibiootikumid, kuid see on endiselt tunda sellistes piirkondades nagu Madagaskar ja Kongo Demokraatlik Vabariik, kus juhtudest teatatakse regulaarselt.

See on üks esimesi uuringuid, mis uurivad otseselt muutusi iidses patogeenis, mida me tänapäevalgi näeme, et mõista, mis põhjustab pandeemiate virulentsust, püsivust ja/või võimalikku väljasuremist. “

Hendrik Poinar, uuringu kaasautor, McMasteri iidse DNA keskuse direktor ja Michael G. DeGroote geneetilise antropoloogia õppetooli juhataja

Justinianuse katku hõimud surid pärast 300 aastat kestnud Euroopa ja Lähis-Ida elanikkonna laastamist. Teised pandeemilised tüved tekkisid nakatunud näriliste populatsioonidest ja põhjustasid musta surma, enne kui jagunesid kaheks põhiliiniks. Üks neist kahest liinist on kõigi tänapäevaste hõimude esivanem. Ülejäänud toodi Euroopasse tagasi sajandite jooksul ja surid lõpuks välja 19. sajandi alguseks.

Kasutades sadu proove iidsetest ja kaasaegsetest katkuohvritest, nullis meeskond geeni, mida tuntakse kuiPLA,suure koopiaga komponentY. pestisSee aitab immuunsüsteemist märkamatult liikuda lümfisõlmedesse, enne kui see levib ülejäänud kehasse.

Ulatuslik geneetiline analüüs näitas, et nende koopiate arv või koguarvPLABakteris leitud geenid olid vähendanud järgnevaid haiguspuhanguid, mis omakorda vähendas suremust 20 protsenti ja pikendas nende nakatumise kestust, mis tähendab, et peremehed elasid enne surma kauem. Need uuringud viidi läbi Bubonic Plague hiiremudelitel.

Vastupidi, kuiPLAGeen oli oma algses, suures koopiaarvus, haigus oli palju virulentsem ja tappis kõik oma peremehed ja tegi seda palju kiiremini.

Teadlased tuvastasid ka hämmastava sarnasuse tänapäevaste ja iidsete hõimude trajektooride vahel, mis arenesid iseseisvaltPLAEsimese ja teise pandeemia hilisemas staadiumis ning seni Vietnamis leitud kolmanda pandeemia kolmes proovis.

Nii Justinianuse kui ka musta surma katku puhul toimus evolutsiooniline muutus ligikaudu 100 aastat pärast esialgseid puhanguid. Teadlased viitavad sellele, et kuna geenikoopiate arv langes ja nakatunud rotid elasid kauem, suutsid nad nakkust edasi levitada, tagades patogeeni paljunemise edu.

"VähendaminePLAvõib peegeldada näriliste ja inimeste populatsioonide muutuvat suurust ja tihedust," selgitab Poinar. Oluline on märkida, et katk oli rottide epideemia, mis olid epideemiate ja pandeemiate käivitajad. Inimesed olid juhuslikud ohvrid. “

Mustad rotid linnades tegutsesid tõenäoliselt "võimendusperemeestena" nende suure arvukuse ja inimeste läheduse tõttu. Kuna mustad rotid on väga vastuvõtlikudY. pestisPatogeen nõudis, et rotipopulatsioonid jääksid piisavalt kõrgeks, et pakkuda uusi peremehiY. pestisLäbige ja jätkake pandeemiatsüklit.

Siiski,PLA-Vähendatud tüved surid lõpuks välja, peegeldades tõenäoliselt peremees-patogeeni suhete edasist muutust nende keskkonnas.

Kui teadlased otsisid Institut Pasteuri kogust suures komplektis kolmanda pandeemia proovidest kurnatuse märke, leidsid nad kolm kaasaegset tüve.PLAKurnatus.

"Tänu meie rahvusvahelistele koostööpartneritele, kes jälgivad kohalikke katkuepideemiaid kogu maailmas, suutsime leida selle projekti jaoks kasutatud ainulaadsed bakteriproovid, mis on sarnased kolme haruldase nõela leidmisega heinakuhjast," ütleb töö kaasautor Javier Pizarro-Cerdá, katku direktoraadi direktor.YersiniaTeadusüksus ja WHO Pesti koostöökeskus Pasteuri instituudis.

Instituudis on üks rikkalikumaid kaasaegseid kollektsioone maailmasY. pestisIsolate lisab Guillem Mas Fioli, uuringu kaasjuhi ja doktorikraadi, keda juhendas Pizarro-Cerdá.

"Meie uurimistöö üks huvitavamaid aspekte oli võimalus uurida tunnust, mida esmakordselt täheldati väljasurnud katku tüvedes ja mida sai esimest korda eksperimentaalselt testida elavate kaasaegsete bakteritüvedega," ütleb ta.

"Kuigi meie uurimused heidavad valgust huvitavale mustrile katku evolutsioonilises ajaloos, on enamik Aafrikas, Lõuna-Ameerikas ja Indias tänaseni ringlevaid tüvesid need, mis varem põhjustasid tohutut suremust," ütleb uuringu kaasautor ja McMasteri iidse DNA keskuse PhD kandidaat Ravneet Sidhu.

Allikad: