Mokslininkai atranda, kaip vienas genas suformavo maro pandemijos eigą

Mokslininkai atranda, kaip vienas genas suformavo maro pandemijos eigą

Mokslininkai dokumentavo, kaip vienas bakterijos genas sukelia buboninį marą.Yersinia pestisleido jam išgyventi šimtus metų, pakoreguodamas savo virulentiškumą ir laiką, kurio prireikė nužudyti aukas, tačiau šios maro formos ilgainiui išnyko.

Šiandien žurnale paskelbtas McMaster universiteto ir Prancūzijos Institut Pasteur mokslininkų tyrimasMokslassprendžia kai kuriuos esminius klausimus apie pandemijas: kaip jos patenka į žmonių populiacijas, sukelia didžiules ligas ir išvysto įvairaus lygio virulentiškumą, kad išliktų populiacijose?

Juodoji mirtis tebėra vienintelė mirtiniausia pandemija užregistruotoje žmonijos istorijoje, slinkdama per tuos regionus, nusinešusi maždaug 30–50 procentų Europos, Vakarų Azijos ir Afrikos gyventojų. XIV amžiuje jis pasirodė bangomis per daugiau nei 500 metų ir tęsėsi iki 1840 m.

Juodąją mirtį sukėlė tos pačios bakterijos, kurios sukėlė Justiniano marą – pirmąją maro pandemiją, kilusią 500-ųjų viduryje. Trečioji maro pandemija prasidėjo Kinijoje 1855 m. ir tęsiasi iki šiol. Jo mirtinas poveikis dabar labiau kontroliuojamas antibiotikais, bet vis dar jaučiamas tokiuose regionuose kaip Madagaskaras ir Kongo Demokratinė Respublika, kur reguliariai pranešama apie atvejus.

Tai vienas iš pirmųjų tyrimų, kuriuose tiesiogiai tiriami senojo patogeno pokyčiai, kuriuos vis dar matome ir šiandien, siekiant suprasti, kas lemia pandemijų virulentiškumą, išlikimą ir (arba) galutinį išnykimą. “

Hendrikas Poinaras, vienas iš vyresniųjų tyrimo autorių, McMaster senovės DNR centro direktorius ir Michael G. DeGroote genetinės antropologijos katedros

Justiniano maro gentys mirė po 300 metų niokojančių Europos ir Artimųjų Rytų gyventojus. Antrosios pandemijos atmainos atsirado iš užkrėstų graužikų populiacijų ir sukėlė juodąją mirtį, prieš suskirstant į dvi pagrindines linijas. Viena iš šių dviejų linijų yra visų šiuolaikinių genčių protėvis. Kiti per šimtmečius buvo vėl įvežti į Europą ir galiausiai išnyko XIX amžiaus pradžioje.

Naudodama šimtus mėginių iš senovės ir šiuolaikinių maro aukų, komanda nustatė geną, žinomą kaipPLA,didelės kopijos komponentasY. pestisTai padeda nepastebimai pereiti per imuninę sistemą į limfmazgius, o tada išplisti į likusį kūną.

Išsami genetinė analizė parodė, kad jų kopijų skaičius arba bendras skaičiusPLABakterijoje rasti genai sumažino vėlesnius ligos protrūkius, o tai savo ruožtu sumažino mirtingumą 20 procentų ir padidino jų infekcijos trukmę, o tai reiškia, kad šeimininkai gyveno ilgiau prieš mirtį. Šie tyrimai buvo atlikti su buboninio maro pelių modeliais.

Atvirkščiai, jeiPLAGenas buvo originalus, didelis kopijų skaičius, liga buvo daug virulentiškesnė ir nužudė kiekvieną jos šeimininką ir tai padarė daug greičiau.

Mokslininkai taip pat nustatė stulbinantį panašumą tarp šiuolaikinių ir senovės genčių, kurios vystėsi nepriklausomai, trajektorijųPLAVėlesniuose pirmosios ir antrosios pandemijos etapuose ir iki šiol trijuose Vietname šiandien aptiktuose trečiosios pandemijos pavyzdžiuose.

Tiek Justiniano, tiek Juodosios mirties maro atveju evoliuciniai pokyčiai įvyko praėjus maždaug 100 metų po pirminių protrūkių. Mokslininkai teigia, kad sumažėjus genų kopijų skaičiui ir užsikrėtusioms žiurkėms gyvenus ilgiau, jos galėjo toliau platinti infekciją, užtikrindamos patogeno reprodukcinę sėkmę.

„SumažinimasPLAgali atspindėti besikeičiantį graužikų ir žmonių populiacijų dydį ir tankį“, – aiškina Poinaras. Svarbu pažymėti, kad maras buvo žiurkių epidemija, kurios sukėlė epidemijas ir pandemijas. Netyčia nukentėjo žmonės. “

Juodosios žiurkės miestuose greičiausiai veikė kaip „amplifikacijos šeimininkai“ dėl didelio jų skaičiaus ir artumo žmonėms. Kadangi juodosios žiurkės yra labai jautriosY. pestisPatogenui reikėjo, kad žiurkių populiacijos išliktų pakankamai didelės, kad galėtų turėti naujų šeimininkųY. pestisPraeikite ir tęskite pandemijos ciklą.

Tačiau,PLA- Sumažėjusios padermės galiausiai išnyko, greičiausiai atspindėdamos tolesnį šeimininko ir patogeno santykių pasikeitimą jų aplinkoje.

Kai mokslininkai ieškojo išsekimo požymių dideliame trečiųjų pandemijos mėginių rinkinyje Pasteur instituto kolekcijoje, jie rado tris šiuolaikines padermes.PLAIšsekimas.

„Mūsų tarptautinių bendradarbių, stebinčių vietines maro epidemijas visame pasaulyje, dėka mums pavyko rasti unikalių bakterijų mėginių, naudotų šiam projektui, panašiai kaip rasti tris retas adatas šieno kupetoje“, – sako Javieras Pizarro-Cerdá, vienas iš vyresnysis darbo autorius, JAV direktorato direktorius.JersinijaTyrimų padalinys ir PSO bendradarbiavimo centras dėl kenkėjų Institut Pasteur.

Institutas saugo vieną turtingiausių šiuolaikinių kolekcijų pasaulyjeY. pestisIsolate priduria Guillem Mas Fiol, vienas iš tyrimo vadovų ir doktorantūros tyrėjas, kuriam vadovavo Pizarro-Cerdá.

„Vienas iš įdomiausių mūsų tyrimo aspektų buvo galimybė ištirti požymį, kuris pirmą kartą buvo pastebėtas išnykusiose maro padermėse ir pirmą kartą galėjo būti eksperimentiškai išbandytas su gyvomis šiuolaikinėmis bakterijų padermėmis“, – sako jis.

„Nors mūsų tyrimai atskleidžia įdomų maro evoliucijos istorijos modelį, dauguma iki šiol Afrikoje, Pietų Amerikoje ir Indijoje cirkuliuojančių padermių yra tos, kurios anksčiau buvo atsakingos už didžiulį mirtingumą“, – sako Ravneet Sidhu, viena iš tyrimo autorių ir PhD kandidatė McMaster Ancient DNR centre.

Šaltiniai: