Forskere oppdager hvordan et enkelt gen formet forløpet av pestpandemien

Forskere oppdager hvordan et enkelt gen formet forløpet av pestpandemien

Forskere har dokumentert hvordan et enkelt gen i bakterien forårsaker byllepest.Yersinia pestislot den overleve i hundrevis av år ved å justere virulensen og tiden det tok å drepe ofrene, men disse formene for pest døde til slutt ut.

En studie av forskere ved McMaster University og Frankrikes Institut Pasteur publisert i dag i tidsskriftetVitenskaptar opp noen grunnleggende spørsmål om pandemier: Hvordan kommer de inn i menneskelige populasjoner, forårsaker enorm sykdom og utvikler forskjellige nivåer av virulens for å vedvare i populasjoner?

Svartedauden er fortsatt den dødeligste pandemien i menneskets historie, og drepte anslagsvis 30 til 50 prosent av befolkningen i Europa, Vest-Asia og Afrika mens den beveget seg gjennom disse regionene. På 1300-tallet dukket det opp i bølger over mer enn 500 år og varte til 1840.

Svartedauden ble forårsaket av de samme bakteriene som forårsaket Justinians pest, den første pestpandemien som brøt ut på midten av 500-tallet. Den tredje pestpandemien begynte i Kina i 1855 og fortsetter i dag. Dens dødelige virkninger er nå mer kontrollert av antibiotika, men merkes fortsatt i regioner som Madagaskar og Den demokratiske republikken Kongo, hvor tilfeller rapporteres jevnlig.

Dette er en av de første forskningsstudiene som direkte undersøker endringer i et eldgammelt patogen som vi fortsatt ser i dag, for å forstå hva som driver virulens, utholdenhet og/eller eventuell utryddelse av pandemier. "

Hendrik Poinar, co-senior forfatter av studien, direktør for McMaster Ancient DNA Center og Michael G. DeGroote Chair in Genetic Anthropology

Justinian Pest-stammene døde etter 300 år med herjet befolkning i Europa og Midtøsten. Andre pandemiske stammer dukket opp fra infiserte gnagerpopulasjoner og forårsaket svartedauden før de brøt inn i to hovedlinjer. En av disse to linjene er stamfaren til alle moderne stammer. De andre ble gjeninnført i Europa gjennom århundrer og ble til slutt utdødd på begynnelsen av 1800-tallet.

Ved å bruke hundrevis av prøver fra eldgamle og moderne pesofre, søkte teamet et gen kjent somPLA,en høy kopi komponent avY. pestisDette hjelper til med å bevege seg gjennom immunsystemet uoppdaget til lymfeknutene før det sprer seg til resten av kroppen.

Omfattende genetisk analyse avslørte at deres kopinummer eller totalt antallPLAGener funnet i bakterien hadde redusert påfølgende utbrudd av sykdommen, som igjen reduserte dødeligheten med 20 prosent og økte lengden på infeksjonen, noe som betyr at vertene levde lenger før de døde. Disse studiene ble utført i musemodeller av bubonisk pest.

Vice versa, hvisPLAGenet var i sitt opprinnelige, høye kopiantall, sykdommen var mye mer virulent og drepte hver og en av vertene og gjorde det mye raskere.

Forskerne identifiserte også en slående likhet mellom banene til moderne og eldgamle stammer, som utviklet seg uavhengigPLAI de senere stadier av den første og andre pandemien og så langt i tre prøver av den tredje pandemien funnet i Vietnam i dag.

Både i Justinian og Black Death-plagene skjedde den evolusjonære endringen omtrent 100 år etter de første utbruddene. Forskere antyder at ettersom antallet genkopier falt og de infiserte rottene levde lenger, var de i stand til å spre en infeksjon videre, noe som sikret patogenets reproduktive suksess.

«Reduksjonen avPLAkan reflektere den endrede størrelsen og tettheten til gnagere og menneskelige populasjoner," forklarer Poinar." Det er viktig å merke seg at pest var en epidemi av rotter, som var driverne for epidemier og pandemier. Folk var tilfeldige ofre. "

Svarte rotter i byer fungerte sannsynligvis som "amplifikasjonsverter" på grunn av deres høye antall og nærhet til mennesker. Fordi svarte rotter er svært utsatt forY. pestisPatogenet krevde at rottepopulasjonene holdt seg høye nok til å gi nye verterY. pestisBestå og fortsett pandemisyklusen.

ImidlertidPLA-De reduserte stammene ble til slutt utdødd, noe som sannsynligvis gjenspeiler et ytterligere skifte i vert-patogen-forholdet i deres miljø.

Da forskere så etter tegn på utmattelse i et stort sett med tredje pandemiprøver i en samling ved Institut Pasteur, fant de tre moderne stammerPLAUtmattelse.

"Takket være våre internasjonale samarbeidspartnere som overvåker lokale epidemier av pest over hele verden, var vi i stand til å finne de unike bakterieprøvene som ble brukt til dette prosjektet, på samme måte som å finne tre sjeldne nåler i en høystakk," sier Javier Pizarro-Cerdá, medforfatter av arbeidet, direktør for direktoratet forYersiniaForskningsenhet og WHOs samarbeidssenter for skadedyr ved Institut Pasteur.

Instituttet huser en av de rikeste moderne samlingene i verdenY. pestisIsolate legger til Guillem Mas Fiol, medleder for studien og postdoktor som ble veiledet av Pizarro-Cerdá.

"Et av de mest interessante aspektene ved forskningen vår var muligheten til å studere en egenskap som først ble observert i utdødde peststammer og som kunne bli eksperimentelt testet for første gang i levende moderne bakteriestammer," sier han.

"Selv om forskningen vår kaster lys over et interessant mønster i pestens evolusjonshistorie, er de fleste stammene som sirkulerer til i dag i Afrika, Sør-Amerika og India de som tidligere var ansvarlige for massiv dødelighet," sier Ravneet Sidhu, medforfatter av studien og PhD-kandidat ved McMaster Ancient DNA Center.

Kilder: