Zinātnieki atklāj, kā viens gēns veidoja mēra pandēmijas gaitu

Zinātnieki atklāj, kā viens gēns veidoja mēra pandēmijas gaitu

Zinātnieki ir dokumentējuši veidu, kā baktērijas viens gēns izraisa buboņu mēri.Yersinia pestisļāva tai izdzīvot simtiem gadu, pielāgojot savu virulenci un laiku, kas bija nepieciešams upuru nogalināšanai, taču šīs mēra formas galu galā izmira.

Šodien žurnālā publicēts McMaster universitātes un Francijas Pasteur institūta pētnieku pētījumsZinātnepievēršas dažiem fundamentāliem jautājumiem par pandēmijām: kā tās iekļūst cilvēku populācijās, izraisa milzīgas slimības un attīsta dažādus virulences līmeņus, kas saglabājas populācijās?

Melnā nāve joprojām ir vienīgā nāvējošākā pandēmija reģistrētajā cilvēces vēsturē, kas, pārvietojoties cauri šiem reģioniem, nogalināja aptuveni 30 līdz 50 procentus Eiropas, Rietumāzijas un Āfrikas iedzīvotāju. 14. gadsimtā tas parādījās viļņveidīgi vairāk nekā 500 gadu garumā un pastāvēja līdz 1840. gadam.

Melno nāvi izraisīja tās pašas baktērijas, kas izraisīja Justiniāna mēri — pirmo mēra pandēmiju, kas izcēlās 500. gadu vidū. Trešā mēra pandēmija sākās Ķīnā 1855. gadā un turpinās šodien. Tās nāvējošo ietekmi tagad vairāk kontrolē antibiotikas, taču tā joprojām jūtama tādos reģionos kā Madagaskara un Kongo Demokrātiskā Republika, kur regulāri tiek ziņots par gadījumiem.

Šis ir viens no pirmajiem pētījumiem, lai tieši pārbaudītu izmaiņas senā patogēnā, ko mēs joprojām redzam šodien, lai saprastu, kas veicina pandēmiju virulenci, noturību un/vai iespējamu izzušanu. "

Hendriks Puanārs, pētījuma līdzautors, Makmastera Senās DNS centra direktors un Maikls G. DeGrūts ģenētiskās antropoloģijas katedra

Justiniāna mēra ciltis nomira pēc 300 gadus ilgas Eiropas un Tuvo Austrumu iedzīvotāju postīšanas. Otrie pandēmijas celmi radās no inficētām grauzēju populācijām un izraisīja melno nāvi, pirms sadalījās divās galvenajās dzimtās. Viena no šīm divām līnijām ir visu mūsdienu cilšu priekšteči. Pārējie gadsimtu gaitā tika atkārtoti ieviesti Eiropā un galu galā izmira 19. gadsimta sākumā.

Izmantojot simtiem seno un mūsdienu mēra upuru paraugu, komanda noskaidroja gēnu, kas pazīstams kāPLA,augsta kopiju sastāvdaļaY. pestisTas palīdz neatklāti pārvietoties pa imūnsistēmu uz limfmezgliem, pirms izplatās pārējā ķermenī.

Plaša ģenētiskā analīze atklāja to kopiju skaitu vai kopējo skaituPLABaktērijā atrastie gēni samazināja turpmākos slimības uzliesmojumus, kas savukārt samazināja mirstību par 20 procentiem un palielināja to infekcijas ilgumu, kas nozīmē, ka saimnieki dzīvoja ilgāk pirms nāves. Šie pētījumi tika veikti ar buboniskā mēra peles modeļiem.

Un otrādi, jaPLAGēns bija sākotnējā, lielajā kopiju skaitā, slimība bija daudz virulentāka un nogalināja katru tās saimnieku, un tas notika daudz ātrāk.

Zinātnieki arī atklāja pārsteidzošu līdzību starp mūsdienu un seno cilšu trajektorijām, kuras attīstījās neatkarīgiPLAPirmās un otrās pandēmijas vēlākajos posmos un līdz šim trijos trešās pandēmijas paraugos, kas šodien konstatēti Vjetnamā.

Gan Justiniāna, gan melnās nāves sērgas evolūcijas izmaiņas notika aptuveni 100 gadus pēc sākotnējiem uzliesmojumiem. Zinātnieki norāda, ka, samazinoties gēnu kopiju skaitam un inficētajām žurkām dzīvojot ilgāk, tās varēja izplatīt infekciju tālāk, nodrošinot patogēna reproduktīvos panākumus.

“SamazināšanaPLAvar atspoguļot grauzēju un cilvēku populāciju mainīgo lielumu un blīvumu," skaidro Poinārs. Ir svarīgi atzīmēt, ka mēris bija žurku epidēmija, kas bija epidēmiju un pandēmiju virzītājspēki. Cilvēki bija nejauši upuri. "

Melnās žurkas pilsētās, iespējams, darbojās kā "pastiprināšanas saimnieki", pateicoties to lielajam skaitam un tuvumam cilvēkiem. Jo melnās žurkas ir ļoti uzņēmīgas pretY. pestisPatogēnam bija nepieciešams, lai žurku populācijas paliktu pietiekami augstas, lai nodrošinātu jaunus saimniekusY. pestisIziet un turpiniet pandēmijas ciklu.

TomērPLA-Samazinātie celmi galu galā izmira, iespējams, atspoguļojot turpmāku saimnieka un patogēna attiecību maiņu viņu vidē.

Kad pētnieki meklēja izsīkuma pazīmes lielajā trešās pandēmijas paraugu komplektā Pasteur institūta kolekcijā, viņi atklāja trīs mūsdienu celmus.PLAIzsīkums.

"Pateicoties mūsu starptautiskajiem līdzstrādniekiem, kuri uzrauga vietējās mēra epidēmijas visā pasaulē, mēs varējām atrast unikālos baktēriju paraugus, kas tika izmantoti šim projektam, līdzīgi kā trīs retas adatas siena kaudzē," saka Havjers Pizarro-Cerdá, darba vecākais autors, ASV direktorāta direktors.JersinijaPētniecības vienība un PVO Kaitēkļu sadarbības centrs Pasteur institūtā.

Institūtā ir viena no bagātākajām mūsdienu kolekcijām pasaulēY. pestisIsolate piebilst Guillem Mas Fiol, pētījuma līdzvadītājs un pēcdoktorantūras pētnieks, kuru uzraudzīja Pizarro-Cerdá.

"Viens no interesantākajiem mūsu pētījuma aspektiem bija iespēja izpētīt pazīmi, kas pirmo reizi tika novērota izmirušajos mēra celmos un ko pirmo reizi varēja eksperimentāli pārbaudīt dzīvos mūsdienu baktēriju celmos," viņš saka.

"Lai gan mūsu pētījumi atklāj interesantu modeli mēra evolūcijas vēsturē, lielākā daļa celmu, kas līdz mūsdienām cirkulē Āfrikā, Dienvidamerikā un Indijā, ir tie, kas iepriekš bija atbildīgi par masveida mirstību," saka Ravneet Sidhu, pētījuma līdzautore un PHD kandidāte McMaster Ancient DNS centrā.

Avoti: