Znanstveniki odkrivajo, kako je en sam gen oblikoval potek pandemije kuge

Znanstveniki odkrivajo, kako je en sam gen oblikoval potek pandemije kuge

Znanstveniki so dokumentirali, kako en sam gen v bakteriji povzroča bubonsko kugo.Yersinia pestisji je omogočilo preživetje stotine let s prilagajanjem njene virulence in časa, potrebnega za ubijanje žrtev, vendar so te oblike kuge sčasoma izumrle.

Študija raziskovalcev z univerze McMaster in francoskega Inštituta Pasteur, objavljena danes v revijiZnanostobravnava nekaj temeljnih vprašanj o pandemijah: kako vstopijo v človeško populacijo, povzročijo ogromno bolezni in razvijejo različne stopnje virulence, da obstanejo v populacijah?

Črna kuga ostaja ena najsmrtonosnejša pandemija v zabeleženi človeški zgodovini, saj je po ocenah ubila od 30 do 50 odstotkov prebivalcev Evrope, zahodne Azije in Afrike, ko se je gibala skozi te regije. V 14. stoletju se je pojavljala v več kot 500-letnih valovih in trajala do leta 1840.

Črno kugo so povzročile iste bakterije, ki so povzročile Justinijanovo kugo, prvo pandemijo kuge, ki je izbruhnila sredi 500. let. Tretja pandemija kuge se je začela na Kitajskem leta 1855 in traja še danes. Njegove smrtonosne učinke zdaj bolj nadzorujejo antibiotiki, vendar se še vedno čutijo v regijah, kot sta Madagaskar in Demokratična republika Kongo, kjer redno poročajo o primerih.

To je ena prvih raziskovalnih študij, ki neposredno preučujejo spremembe v starodavnem patogenu, ki jih vidimo še danes, da bi razumeli, kaj poganja virulentnost, obstojnost in/ali morebitno izumrtje pandemije. “

Hendrik Poinar, soavtor študije, direktor McMaster Ancient DNA Center in Michael G. DeGroote Chair in Genetic Anthropology

Plemena Justinijanove kuge so umrla po 300 letih pustošenja po evropskem in bližnjevzhodnem prebivalstvu. Drugi pandemični sevi so se pojavili iz okuženih populacij glodalcev in povzročili črno kugo, preden so se razdelili na dve glavni liniji. Ena od teh dveh linij je prednik vseh sodobnih plemen. Druge so bile skozi stoletja znova vnesene v Evropo in so dokončno izumrle v začetku 19. stoletja.

Z uporabo na stotine vzorcev starodavnih in sodobnih žrtev kuge se je ekipa osredotočila na gen, znan kotPLA,komponenta visoke kopijeY. pestisTo pomaga, da se skozi imunski sistem neopazno premaknejo do bezgavk, preden se razširijo na preostali del telesa.

Obsežna genetska analiza je pokazala, da število njihovih kopij oziroma skupno številoPLAGeni, najdeni v bakteriji, so zmanjšali poznejše izbruhe bolezni, kar je zmanjšalo umrljivost za 20 odstotkov in podaljšalo trajanje njihove okužbe, kar pomeni, da so gostitelji živeli dlje, preden so umrli. Te študije so bile izvedene na mišjih modelih bubonske kuge.

Nasprotno, čePLAGene je bil v izvirnem, visokem številu kopij, bolezen je bila veliko bolj virulentna in je ubila vsakega od svojih gostiteljev in to veliko hitreje.

Znanstveniki so ugotovili tudi osupljivo podobnost med potmi sodobnih in starodavnih plemen, ki so se razvila neodvisnoPLAV poznejših fazah prve in druge pandemije ter do zdaj v treh vzorcih tretje pandemije, ki so jih danes našli v Vietnamu.

Tako pri Justinijanovi kugi kot pri črni kugi se je evolucijska sprememba zgodila približno 100 let po začetnih izbruhih. Znanstveniki domnevajo, da so lahko okužene podgane, ko se je število kopij genov zmanjšalo in so živele dlje, okužbo razširile naprej, kar je zagotovilo razmnoževalni uspeh patogena.

"ZmanjšanjePLAlahko odraža spreminjajočo se velikost in gostoto populacij glodalcev in ljudi," pojasnjuje Poinar." Pomembno je omeniti, da je bila kuga epidemija podgan, ki so bile povzročiteljice epidemij in pandemije. Ljudje so bili naključne žrtve. “

Črne podgane v mestih so zaradi velikega števila in bližine ljudem verjetno delovale kot "gostitelji pomnoževanja". Ker so črne podgane zelo dovzetne zaY. pestisPatogen je zahteval, da je populacija podgan ostala dovolj visoka, da je zagotovil nove gostiteljeY. pestisPrehod in nadaljevanje cikla pandemije.

Vendar pa jePLA- Zmanjšani sevi so sčasoma izumrli, kar je verjetno odraz nadaljnjega premika v razmerju med gostiteljem in patogenom v njihovem okolju.

Ko so raziskovalci iskali znake izčrpanosti v velikem nizu vzorcev tretje pandemije v zbirki na Inštitutu Pasteur, so našli tri sodobne sevePLAizčrpanost.

»Zahvaljujoč našim mednarodnim sodelavcem, ki spremljajo lokalne epidemije kuge po vsem svetu, smo lahko našli edinstvene bakterijske vzorce, uporabljene za ta projekt, podobno kot bi našli tri redke igle v kupu sena,« pravi Javier Pizarro-Cerdá, soavtor dela, direktor direktorata zaYersiniaRaziskovalna enota in Center za sodelovanje WHO za škodljivce na Inštitutu Pasteur.

Inštitut hrani eno najbogatejših sodobnih zbirk na svetuY. pestisIsolate dodaja Guillem Mas Fiol, sovodja študije in podoktorski raziskovalec, ki ga je nadzoroval Pizarro-Cerdá.

"Eden najzanimivejših vidikov naše raziskave je bila priložnost za preučevanje lastnosti, ki je bila prvič opažena pri izumrlih sevih kuge in bi jo lahko prvič eksperimentalno testirali pri živih sodobnih bakterijskih sevih," pravi.

»Čeprav naše raziskave osvetljujejo zanimiv vzorec v evolucijski zgodovini kuge, je večina sevov, ki še danes krožijo v Afriki, Južni Ameriki in Indiji, tisti, ki so bili prej odgovorni za množično umrljivost,« pravi Ravneet Sidhu, so-avtor študije in kandidat za doktorat v McMaster Ancient DNA Center.

Viri: