Gli scienziati scoprono come un singolo gene ha modellato il corso della pandemia di peste

Gli scienziati scoprono come un singolo gene ha modellato il corso della pandemia di peste

Gli scienziati hanno documentato il modo in cui un singolo gene nel batterio causa la peste bubbonica.Yersinia pestisgli permise di sopravvivere per centinaia di anni modificando la sua virulenza e il tempo impiegato per uccidere le sue vittime, ma queste forme di peste alla fine si estinsero.

Uno studio condotto da ricercatori della McMaster University e dell'Institut Pasteur francese pubblicato oggi sulla rivistaScienzaaffronta alcune domande fondamentali sulle pandemie: come entrano nelle popolazioni umane, causano malattie immense ed evolvono diversi livelli di virulenza per persistere nelle popolazioni?

La Peste Nera rimane la pandemia più mortale mai registrata nella storia umana, uccidendo circa il 30-50% delle popolazioni dell’Europa, dell’Asia occidentale e dell’Africa mentre si spostava attraverso quelle regioni. Nel XIV secolo apparve a ondate per più di 500 anni e durò fino al 1840.

La Morte Nera fu causata dagli stessi batteri che provocarono la Peste di Giustiniano, la prima pandemia di peste scoppiata a metà del 500. La terza pandemia di peste iniziò in Cina nel 1855 e continua ancora oggi. I suoi effetti mortali sono ora maggiormente controllati dagli antibiotici, ma sono ancora avvertiti in regioni come il Madagascar e la Repubblica Democratica del Congo, dove i casi vengono regolarmente segnalati.

Questo è uno dei primi studi di ricerca a esaminare direttamente i cambiamenti in un antico patogeno che vediamo ancora oggi, per capire cosa determina la virulenza, la persistenza e/o l’eventuale estinzione delle pandemie. “

Hendrik Poinar, co-autore senior dello studio, direttore del McMaster Ancient DNA Center e cattedra di Michael G. DeGroote in Antropologia genetica

Le tribù della peste di Giustiniano morirono dopo 300 anni di devastazione delle popolazioni europee e del Medio Oriente. I secondi ceppi pandemici sono emersi da popolazioni di roditori infette e hanno causato la peste nera prima di dividersi in due linee principali. Una di queste due linee è l'antenata di tutte le tribù moderne. Gli altri furono reintrodotti in Europa nel corso dei secoli e alla fine si estinsero all'inizio del XIX secolo.

Utilizzando centinaia di campioni di vittime della peste antiche e moderne, il team si è concentrato su un gene noto comePLA,un'elevata componente di copia diY. pestisCiò aiuta a muoversi attraverso il sistema immunitario senza essere rilevato fino ai linfonodi prima di diffondersi al resto del corpo.

Un'analisi genetica approfondita ha rivelato che il loro numero di copie o numero totalePLAI geni trovati nel batterio avevano ridotto i successivi focolai della malattia, che a loro volta avevano ridotto la mortalità del 20% e aumentato la durata dell’infezione, il che significa che gli ospiti vivevano più a lungo prima di morire. Questi studi sono stati condotti su modelli murini di peste bubbonica.

Viceversa, se ilPLAIl gene era nel suo numero di copie originale, elevato, la malattia era molto più virulenta e uccideva tutti i suoi ospiti e lo faceva molto più velocemente.

Gli scienziati hanno anche identificato una sorprendente somiglianza tra le traiettorie delle tribù moderne e quelle antiche, che si sono evolute in modo indipendentePLANelle fasi successive della prima e della seconda pandemia e finora in tre campioni della terza pandemia riscontrati oggi in Vietnam.

Sia nella peste di Giustiniano che in quella della Morte Nera, il cambiamento evolutivo si è verificato circa 100 anni dopo le epidemie iniziali. Gli scienziati suggeriscono che, poiché il numero di copie genetiche è diminuito e i ratti infetti hanno vissuto più a lungo, sono stati in grado di diffondere ulteriormente l'infezione, garantendo il successo riproduttivo dell'agente patogeno.

“La riduzione diPLApotrebbe riflettere il cambiamento delle dimensioni e della densità delle popolazioni di roditori e umane", spiega Poinar." È importante notare che la peste era un’epidemia di ratti, che erano i conducenti di epidemie e pandemie. Le persone erano vittime accidentali. “

I ratti neri nelle città probabilmente fungevano da “ospiti di amplificazione” a causa del loro numero elevato e della vicinanza agli esseri umani. Perché i ratti neri sono molto sensibiliY. pestisL'agente patogeno richiedeva che le popolazioni di ratti rimanessero sufficientemente numerose da fornire nuovi ospitiY. pestisPassare e continuare il ciclo pandemico.

Tuttavia, ilPLA-I ceppi ridotti alla fine si estinsero, probabilmente riflettendo un ulteriore cambiamento nella relazione ospite-patogeno nel loro ambiente.

Quando i ricercatori hanno cercato segni di esaurimento in un’ampia serie di campioni della terza pandemia in una collezione presso l’Institut Pasteur, hanno trovato tre ceppi contemporaneiPLAEsaurimento.

"Grazie ai nostri collaboratori internazionali che monitorano le epidemie locali di peste in tutto il mondo, siamo stati in grado di trovare i campioni batterici unici utilizzati per questo progetto, in modo simile a trovare tre rari aghi in un pagliaio", afferma Javier Pizarro-Cerdá, co-autore senior del lavoro, Direttore della Direzione dell'YersiniaUnità di ricerca e Centro di collaborazione dell'OMS per i parassiti presso l'Institut Pasteur.

L'istituto ospita una delle collezioni moderne più ricche del mondoY. pestisIsolate aggiunge Guillem Mas Fiol, co-direttore dello studio e ricercatore post-dottorato supervisionato da Pizarro-Cerdá.

"Uno degli aspetti più interessanti della nostra ricerca è stata l'opportunità di studiare un tratto che è stato osservato per la prima volta in ceppi di peste estinti e che potrebbe essere testato sperimentalmente per la prima volta in ceppi batterici contemporanei viventi", afferma.

"Sebbene la nostra ricerca faccia luce su un modello interessante nella storia evolutiva della peste, la maggior parte dei ceppi che circolano fino ad oggi in Africa, Sud America e India sono quelli che in precedenza erano responsabili di una mortalità massiccia", afferma Ravneet Sidhu, co-autore principale dello studio e candidato al dottorato presso il McMaster Ancient DNA Center.

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