Oamenii de știință descoperă cum o singură genă a modelat cursul pandemiei de ciumă

Oamenii de știință descoperă cum o singură genă a modelat cursul pandemiei de ciumă

Oamenii de știință au documentat modul în care o singură genă din bacterie provoacă ciuma bubonică.Yersinia pestisi-a permis să supraviețuiască sute de ani, ajustându-și virulența și timpul necesar pentru a-și ucide victimele, dar aceste forme de ciumă s-au stins în cele din urmă.

Un studiu realizat de cercetătorii de la Universitatea McMaster și de la Institutul Pasteur din Franța, publicat astăzi în jurnalŞtiinţăabordează câteva întrebări fundamentale despre pandemii: Cum pătrund acestea în populațiile umane, provoacă boli imense și evoluează diferite niveluri de virulență pentru a persista în populații?

Moartea Neagră rămâne cea mai mortală pandemie din istoria omenirii înregistrată, ucigând aproximativ 30 până la 50% din populațiile Europei, Asiei de Vest și Africii în timp ce trecea prin acele regiuni. În secolul al XIV-lea a apărut în valuri de peste 500 de ani și a durat până în 1840.

Moartea Neagră a fost cauzată de aceeași bacterie care a provocat Ciuma lui Justinian, prima pandemie de ciuma care a izbucnit la mijlocul anilor 500. A treia pandemie de ciumă a început în China în 1855 și continuă și astăzi. Efectele sale mortale sunt acum mai controlate de antibiotice, dar sunt încă resimțite în regiuni precum Madagascar și Republica Democrată Congo, unde cazurile sunt raportate în mod regulat.

Acesta este unul dintre primele studii de cercetare care examinează direct schimbările dintr-un agent patogen antic pe care îl vedem și astăzi, pentru a înțelege ce determină virulența, persistența și/sau eventuala extincție a pandemiilor. „

Hendrik Poinar, co-autor principal al studiului, director al McMaster Ancient DNA Center și Michael G. DeGroote Chair in Genetic Anthropology

Triburile Ciuma lui Justinian au murit după 300 de ani de devastare a populațiilor europene și din Orientul Mijlociu. A doua tulpini pandemice au apărut din populațiile de rozătoare infectate și au provocat Moartea Neagră înainte de a se rupe în două linii principale. Una dintre aceste două linii este strămoșul tuturor triburilor moderne. Celelalte au fost reintroduse în Europa de-a lungul secolelor și au dispărut în cele din urmă la începutul secolului al XIX-lea.

Folosind sute de mostre de la victime antice și moderne ale ciumei, echipa sa concentrat asupra unei gene cunoscute sub numele dePLA,o componentă de copiere ridicată aY. pestisAcest lucru ajută la trecerea prin sistemul imunitar nedetectat la ganglionii limfatici înainte de a se răspândi în restul corpului.

Analiza genetică extinsă a arătat că numărul lor de copii sau numărul totalPLAGenele găsite în bacterie au scăzut focarele ulterioare ale bolii, care, la rândul lor, au redus mortalitatea cu 20 la sută și au crescut durata infecției lor, ceea ce înseamnă că gazdele au trăit mai mult înainte de a muri. Aceste studii au fost efectuate pe modele de șoarece de ciuma bubonica.

Viceversa, dacăPLAGenea era în numărul ei original, mare de copii, boala era mult mai virulentă și a ucis fiecare dintre gazdele sale și a făcut mult mai repede.

Oamenii de știință au identificat, de asemenea, o similitudine izbitoare între traiectorii triburilor moderne și cele antice, care au evoluat independent.PLAÎn etapele ulterioare ale primei și celei de-a doua pandemii și până acum în trei mostre ale celei de-a treia pandemii găsite astăzi în Vietnam.

Atât în ​​ciumele lui Justinian, cât și în cel al morții negre, schimbarea evolutivă a avut loc la aproximativ 100 de ani după focarele inițiale. Oamenii de știință sugerează că, pe măsură ce numărul de copii ale genelor a scăzut și șobolanii infectați au trăit mai mult, ei au reușit să răspândească o infecție și mai mult, asigurând succesul reproductiv al agentului patogen.

„Reducerea dePLApoate reflecta dimensiunea și densitatea în schimbare a populațiilor de rozătoare și umane”, explică Poinar. Este important de remarcat faptul că ciuma a fost o epidemie de șobolani, care au fost motoarele de epidemii și pandemii. Oamenii au fost victime accidentale. „

Șobolanii negri din orașe au acționat probabil ca „gazde de amplificare” datorită numărului lor mare și a proximității de oameni. Deoarece șobolanii negri sunt foarte sensibili laY. pestisAgentul patogen a cerut ca populațiile de șobolani să rămână suficient de mari pentru a oferi noi gazdeY. pestisTreceți și continuați ciclul pandemiei.

Cu toate acestea, celPLA-Tulpinile reduse au dispărut în cele din urmă, reflectând probabil o schimbare suplimentară a relației gazdă-patogen în mediul lor.

Când cercetătorii au căutat semne de epuizare într-un set mare de mostre de a treia pandemie dintr-o colecție de la Institut Pasteur, au găsit trei tulpini contemporane.PLAEpuizare.

„Mulțumită colaboratorilor noștri internaționali care monitorizează epidemiile locale de ciumă din întreaga lume, am reușit să găsim mostrele bacteriene unice utilizate pentru acest proiect, similar cu găsirea a trei ace rare într-un car de fân”, spune Javier Pizarro-Cerdá, co-autor principal al lucrării, directorul DirecțieiYersiniaUnitatea de cercetare și Centrul de colaborare al OMS pentru dăunători de la Institut Pasteur.

Institutul găzduiește una dintre cele mai bogate colecții moderne din lumeY. pestisIsolate adaugă Guillem Mas Fiol, co-lider al studiului și cercetător postdoctoral, care a fost supravegheat de Pizarro-Cerdá.

„Unul dintre cele mai interesante aspecte ale cercetării noastre a fost oportunitatea de a studia o trăsătură care a fost observată pentru prima dată în tulpinile dispărute de ciumă și care ar putea fi testată experimental pentru prima dată în tulpinile bacteriene contemporane vii”, spune el.

„Deși cercetările noastre aruncă lumină asupra unui model interesant în istoria evolutivă a ciumei, majoritatea tulpinilor care circulă până astăzi în Africa, America de Sud și India sunt cele care au fost anterior responsabile pentru mortalitatea masivă”, spune Ravneet Sidhu, co-autor principal al studiului și candidat la doctorat la Centrul McMaster Ancient DNA.

Surse: