Tutkijat selvittävät, kuinka yksi geeni muokkasi ruttopandemian kulun

Tutkijat selvittävät, kuinka yksi geeni muokkasi ruttopandemian kulun

Tutkijat ovat dokumentoineet tavan, jolla bakteerissa oleva yksittäinen geeni aiheuttaa buboniruttoa.Yersinia pestisantoi sen selviytyä satoja vuosia säätämällä virulenssiaan ja uhrien tappamiseen kuluvaa aikaa, mutta nämä ruton muodot lopulta kuolivat.

McMaster Universityn ja ranskalaisen Institut Pasteurin tutkijoiden tutkimus julkaistiin tänään lehdessäTiedekäsittelee joitain peruskysymyksiä pandemioista: Kuinka ne pääsevät ihmispopulaatioihin, aiheuttavat valtavia sairauksia ja kehittävät erilaisia ​​virulenssitasoja säilyäkseen populaatioissa?

Black Death on edelleen tappavin yksittäinen pandemia kirjatun ihmiskunnan historiassa, ja se tappoi arviolta 30–50 prosenttia Euroopan, Länsi-Aasian ja Afrikan väestöstä kulkiessaan näiden alueiden läpi. 1300-luvulla se ilmestyi aaltoina yli 500 vuoden ajan ja kesti vuoteen 1840 asti.

Mustan kuoleman aiheuttivat samat bakteerit, jotka aiheuttivat Justinian's Plaguen, ensimmäisen ruttopandemian, joka puhkesi 500-luvun puolivälissä. Kolmas ruttopandemia alkoi Kiinassa vuonna 1855 ja jatkuu edelleen. Sen tappavat vaikutukset ovat nyt paremmin hallinnassa antibiooteilla, mutta ne tuntuvat edelleen sellaisilla alueilla kuin Madagaskar ja Kongon demokraattinen tasavalta, joissa tapauksista raportoidaan säännöllisesti.

Tämä on yksi ensimmäisistä tutkimuksista, jossa tarkastellaan suoraan muutoksia muinaisessa patogeenissä, jota näemme edelleen, jotta voidaan ymmärtää, mikä aiheuttaa pandemioiden virulenssia, pysyvyyttä ja/tai mahdollista sukupuuttoon. "

Hendrik Poinar, tutkimuksen toinen vanhempi kirjoittaja, McMaster Ancient DNA -keskuksen johtaja ja Michael G. DeGroote geneettisen antropologian johtaja

Justinian Rutto -heimot kuolivat 300 vuotta kestäneen Euroopan ja Lähi-idän väestön tuhoamisen jälkeen. Toiset pandemiakannat syntyivät tartunnan saaneista jyrsijäpopulaatioista ja aiheuttivat mustan kuoleman ennen kuin ne jakautuivat kahteen päälinjaan. Toinen näistä kahdesta linjasta on kaikkien nykyaikaisten heimojen esi-isä. Muut tuotiin takaisin Eurooppaan vuosisatojen aikana, ja lopulta ne kuolivat sukupuuttoon 1800-luvun alussa.

Käyttäen satoja näytteitä muinaisista ja nykyaikaisista ruton uhreista, ryhmä nollasi geenin, joka tunnetaan nimelläPLA,korkeakopioinen komponenttiY. pestisTämä auttaa siirtymään immuunijärjestelmän läpi huomaamatta imusolmukkeisiin ennen leviämistä muualle kehoon.

Laaja geneettinen analyysi paljasti, että niiden kopiomäärä tai kokonaismääräPLABakteerista löydetyt geenit olivat vähentäneet myöhempiä taudinpurkauksia, mikä puolestaan ​​vähensi kuolleisuutta 20 prosentilla ja pidensi niiden infektion kestoa, mikä tarkoittaa, että isännät elivät pidempään ennen kuolemaansa. Nämä tutkimukset suoritettiin Bubonic Plague -hiirimalleilla.

Päinvastoin, josPLAGeeni oli alkuperäisessä, korkeassa kopioluvussaan, tauti oli paljon virulenttimpi ja tappoi jokaisen isäntänsä ja teki sen paljon nopeammin.

Tiedemiehet havaitsivat myös silmiinpistävän samankaltaisuuden nykyaikaisten ja muinaisten heimojen kehityskulkujen välillä, jotka kehittyivät itsenäisesti.PLAEnsimmäisen ja toisen pandemian myöhemmissä vaiheissa ja toistaiseksi kolmessa Vietnamissa tänään löydetyssä kolmannen pandemian näytteessä.

Sekä Justinian- että Black Deathin vitsauksissa evoluutiomuutos tapahtui noin 100 vuotta ensimmäisten puhkeamisen jälkeen. Tutkijat ehdottavat, että kun geenikopioiden määrä laski ja tartunnan saaneet rotat elivät pidempään, ne pystyivät levittämään infektiota edelleen, mikä varmisti patogeenin lisääntymismenestyksen.

"VähentäminenPLAsaattaa heijastaa jyrsijä- ja ihmispopulaatioiden muuttuvaa kokoa ja tiheyttä", Poinar selittää." On tärkeää huomata, että rutto oli rottien epidemia, jotka olivat epidemioiden ja pandemioiden aiheuttajia. Ihmiset joutuivat vahingossa uhreiksi. "

Mustat rotat kaupungeissa toimivat todennäköisesti "vahvistusisäntinä" suuren lukumääränsä ja ihmisten läheisyyden vuoksi. Koska mustat rotat ovat erittäin herkkiäY. pestisPatogeeni edellytti rottapopulaatioiden pysymistä riittävän korkeina tarjotakseen uusia isäntiäY. pestisLäpäise ja jatka pandemiasykliä.

KuitenkinPLA- Vähennetyt kannat kuolivat lopulta sukupuuttoon, mikä todennäköisesti heijastaa lisämuutosta isäntä-patogeenisuhteessa heidän ympäristössään.

Kun tutkijat etsivät uupumuksen merkkejä suuresta sarjasta kolmannen pandemianäytteitä Institut Pasteurin kokoelmasta, he löysivät kolme nykyaikaista kantaa.PLAUupumus.

"Kansainvälisten yhteistyökumppaneidemme ansiosta, jotka seuraavat paikallisia ruttoepidemioita maailmanlaajuisesti, pystyimme löytämään ainutlaatuiset bakteerinäytteet, joita käytettiin tässä projektissa, samalla tavalla kuin kolmen harvinaisen neulan löytäminen heinäsuovasta", sanoo Javier Pizarro-Cerdá, työn toinen vanhempi kirjoittaja, viraston osaston johtaja.YersiniaTutkimusyksikkö ja WHO:n Pest-yhteistyökeskus Institut Pasteurissa.

Instituutti sisältää yhden maailman rikkaimmista moderneista kokoelmistaY. pestisIsolate lisää Guillem Mas Fiolin, tutkimuksen toinen johtaja ja Pizarro-Cerdán ohjaama post doc -tutkija.

"Yksi tutkimuksemme mielenkiintoisimmista näkökohdista oli mahdollisuus tutkia ominaisuutta, joka havaittiin ensimmäisen kerran sukupuuttoon kuolleissa ruttokannoissa ja jota voitiin testata ensimmäistä kertaa kokeellisesti elävissä nykyajan bakteerikannoissa", hän sanoo.

"Vaikka tutkimuksemme paljastaa mielenkiintoisen kuvion ruton evoluutiohistoriassa, suurin osa Afrikassa, Etelä-Amerikassa ja Intiassa tähän päivään asti kiertävistä kannoista on niitä, jotka olivat aiemmin vastuussa massiivisesta kuolleisuudesta", sanoo Ravneet Sidhu, tutkimuksen toinen johtaja ja PhD-ehdokas McMaster Ancient DNA Centeristä.

Lähteet: