Znanstvenici otkrivaju kako je jedan gen utjecao na tijek pandemije kuge

Znanstvenici otkrivaju kako je jedan gen utjecao na tijek pandemije kuge

Znanstvenici su dokumentirali način na koji jedan gen u bakteriji uzrokuje bubonsku kugu.Yersinia pestisomogućili su mu da preživi stotinama godina prilagođavanjem svoje virulencije i vremena potrebnog da ubije svoje žrtve, ali ti su oblici kuge na kraju izumrli.

Studija istraživača sa Sveučilišta McMaster i francuskog Instituta Pasteur objavljena danas u časopisuZnanostbavi se nekim temeljnim pitanjima o pandemijama: Kako one ulaze u ljudsku populaciju, uzrokuju golemu bolest i razvijaju različite razine virulencije da bi opstale u populaciji?

Crna smrt ostaje najsmrtonosnija pojedinačna pandemija u zabilježenoj ljudskoj povijesti, ubivši procijenjenih 30 do 50 posto stanovništva Europe, zapadne Azije i Afrike dok se kretala tim regijama. U 14. stoljeću javlja se u valovima dugim više od 500 godina i traje do 1840. godine.

Crnu smrt uzrokovala je ista bakterija koja je uzrokovala Justinijanovu kugu, prvu pandemiju kuge koja je izbila sredinom 500-ih. Treća pandemija kuge započela je u Kini 1855. godine i traje i danas. Njegovi smrtonosni učinci sada se više kontroliraju antibioticima, ali se još uvijek osjećaju u regijama kao što su Madagaskar i Demokratska Republika Kongo, gdje se slučajevi redovito prijavljuju.

Ovo je jedna od prvih istraživačkih studija koja izravno ispituje promjene u drevnom patogenu koje vidimo i danas, kako bismo razumjeli što pokreće virulentnost, postojanost i/ili konačno izumiranje pandemija. “

Hendrik Poinar, suautor studije, direktor McMaster Ancient DNA Center i Michael G. DeGroote, predsjedavajući genetičke antropologije

Plemena Justinijanove kuge umrla su nakon 300 godina pustošenja europskog i bliskoistočnog stanovništva. Drugi pandemijski sojevi proizašli su iz zaražene populacije glodavaca i uzrokovali Crnu smrt prije nego što su se razdvojili na dvije glavne loze. Jedna od ove dvije linije je predak svih modernih plemena. Ostali su ponovno uneseni u Europu tijekom stoljeća i konačno su izumrli početkom 19. stoljeća.

Koristeći stotine uzoraka starih i modernih žrtava kuge, tim se usredotočio na gen poznat kaoPLA,komponenta visoke kopijeY. pestisTo pomaže u kretanju kroz imunološki sustav neotkriveno do limfnih čvorova prije nego što se proširi na ostatak tijela.

Opsežna genetska analiza otkrila je da njihov broj kopija ili ukupni brojPLAGeni pronađeni u bakteriji smanjili su naknadna izbijanja bolesti, što je zauzvrat smanjilo smrtnost za 20 posto i produžilo trajanje njihove infekcije, što znači da su domaćini živjeli dulje prije nego što su umrli. Ove studije su provedene na mišjim modelima bubonske kuge.

Obrnuto, ako jePLAGene je bio u svom izvornom, visokom broju kopija, bolest je bila mnogo virulentnija i ubila je sve svoje domaćine i to mnogo brže.

Znanstvenici su također identificirali zapanjujuću sličnost između putanja modernih i drevnih plemena, koja su evoluirala neovisnoPLAU kasnijim fazama prve i druge pandemije i do sada u tri uzorka treće pandemije pronađena danas u Vijetnamu.

I u Justinijanovoj i u pošasti crne smrti, evolucijska promjena dogodila se približno 100 godina nakon početnih izbijanja. Znanstvenici sugeriraju da su, kako je broj kopija gena pao, a zaraženi štakori živjeli dulje, mogli dalje širiti infekciju, osiguravajući reproduktivni uspjeh patogena.

“SmanjenjePLAmože odražavati promjenjivu veličinu i gustoću populacije glodavaca i ljudi", objašnjava Poinar." Važno je napomenuti da je kuga bila epidemija štakora, koji su bili pokretači epidemija i pandemija. Ljudi su bili slučajne žrtve. “

Crni štakori u gradovima vjerojatno su djelovali kao "domaćini pojačanja" zbog svoje velike brojnosti i blizine ljudima. Budući da su crni štakori vrlo osjetljivi naY. pestisUzročnik je zahtijevao da populacije štakora ostanu dovoljno visoke da osiguraju nove domaćineY. pestisProđite i nastavite pandemijski ciklus.

Međutim,PLA-Smanjeni sojevi su na kraju izumrli, vjerojatno odražavajući daljnji pomak u odnosu domaćin-patogen u njihovom okruženju.

Kad su istraživači tražili znakove iscrpljenosti u velikom nizu uzoraka treće pandemije u kolekciji na Institutu Pasteur, pronašli su tri suvremena sojaPLAIscrpljenost.

“Zahvaljujući našim međunarodnim suradnicima koji prate lokalne epidemije kuge diljem svijeta, uspjeli smo pronaći jedinstvene bakterijske uzorke korištene za ovaj projekt, slično pronalaženju triju rijetkih igala u plastu sijena”, kaže Javier Pizarro-Cerdá, suautor rada, direktor UpraveJersinijaIstraživačka jedinica i Centar za suradnju WHO-a za štetočine pri Institutu Pasteur.

U institutu se nalazi jedna od najbogatijih modernih zbirki na svijetuY. pestisIsolate dodaje Guillema Mas Fiola, suvoditelja studije i postdoktoranda kojeg je nadzirao Pizarro-Cerdá.

“Jedan od najzanimljivijih aspekata našeg istraživanja bila je prilika za proučavanje osobine koja je prvi put uočena kod izumrlih sojeva kuge i mogla se po prvi put eksperimentalno testirati na živim suvremenim sojevima bakterija”, kaže.

"Iako naše istraživanje baca svjetlo na zanimljiv obrazac u evolucijskoj povijesti kuge, većina sojeva koji do danas cirkuliraju u Africi, Južnoj Americi i Indiji su oni koji su prethodno bili odgovorni za masovnu smrtnost", kaže Ravneet Sidhu, jedan od vodećih autora studije i kandidat za doktorat u McMaster Ancient DNA Center.

Izvori: