Wissenschaftler verfolgen Lepra s Wurzeln in Südamerika zurück 4.000 Jahre zurück

Durch die Sequenzierung von 4.000 Jahre alten Genomen zeigen Wissenschaftler, dass Lepra in Südamerika-Jahrtausenden vor der Ankunft der Europäer verankert war und unser Verständnis seiner Ursprünge und seiner Ausbreitung neu gestaltet hat.

In einer kürzlich im Journal veröffentlichten Studie Naturökologie und EvolutionForscher analysiert Mycobacterium Lepratose Genome von 4.000-jährigen menschlichen Überresten, die in Amerika eine lange Geschichte von Lepra aufweisen.

Lepra (auch als Hansen -Krankheit bekannt) wird durch verursacht durch Mycobacterium leprae Und M. Lepromatose. M. Lepromatose wurde als zweiter kausaler Erreger für die Hansen -Krankheit angesehen und ist mit schwereren Formen der Krankheit verbunden, einschließlich Lucios Phänomen und diffuse Lepra. Unbehandelte Personen können chronische periphere Neuropathie und körperliche Beeinträchtigungen entwickeln. Viele infizierte Probanden bleiben asymptomatisch, behindern diagnostische und Kontrollmaßnahmen.

Uralt M. Leprae Genomanalysen unterstützen das infektiöse Potenzial von Jahrtausenden. Menschen sind die Hauptwirt von Hansen -Krankheit, aber die Aufrechterhaltung der kausalen Bakterien bei Tieren wirft Bedenken hinsichtlich ihres Potenzials als zoonotische Stauseen auf. Neunbänder Armadillos sind bekannt M. Leprae Quellen, während rote Eichhörnchen beide beherbergen können M. Lepromatose Und M. Leprae. Die jüngste Erkennung von M. Leprae In archäologischen Nagetierknochen deutet der Knochen in historischen Perioden eine Kreuzspezies-Infektiosität vor.

Verständnis der Evolutionsgeschichte und Verteilung von M. Lepromatose ist begrenzt, da nur wenige Fälle von Infektionen molekular bestätigt wurden. Studien deuten auf seine Anwesenheit in Südostasien und Amerika hin. Analysen, die alte und moderne genomische Daten betreffen M. Leprae außerhalb von Amerika. Die Erkennung von M. Lepromatose wurde in archäologischen Kontexten nicht gemeldet.

AKarte der semi-ariden Region Chile, die den Ort der beiden untersuchten archäologischen Stellen zeigt. Koordinaten folgen dem UTM -System des Universal Transvers Mercator (UTM) (Datum WGS 84, Zone 19J); Die Werte werden als Ost und Nording (M) angegeben. Karte erstellt mit dem Maptiler -Plugin innerhalb von QGIS. BSkelettelemente, die die beiden alten Genome der M. lepromatose ergab: links, Tibia aus ECR001 (Skalierungsstange, 5 cm); Rechts, Zahn aus ECR003 (Maßstab, 0,5 cm).

Die Studie und die Ergebnisse

In der vorliegenden Studie analysierten die Forscher M. Lepromatose Genome aus 4.000 Jahre alten menschlichen Skelettresten aus verschiedenen archäologischen Kontexten. Erstens wurden 19 Knochen und 35 Zähne mit pathologischen Läsionen, die auf eine Infektion hindeuten und 41 Personen gehören, aus fünf archäologischen Stellen in Chile beprobt.

In der Arbeit stellt fest, dass die Knochenveränderungen bei den beiden infizierten Personen zwar mit der Hansen -Krankheit übereinstimmten, sie jedoch nicht selbstständig diagnostisch waren und die Bedeutung der molekularen Analyse zur Bestätigung unterstreicht. Für die Sequenzierung wurde eine kleine Menge jedes Gewebes extrahiert und eine DNA -Bibliothek konstruiert.

Die Daten wurden nach einer hypothesenfreien Methode auf verschiedene pathogene Viren und Bakterien untersucht. Dies zeigte mehrere tausend DNA -Fragmente mit Homologie zu M. Lepromatose In zwei archäologischen Geweben, einem Zahn aus einem männlichen Subjekt, das als ECR003 am El Cerrito -Standort und eine Tibia von einem anderen männlichen (ECR001) am Standort La Herradura bezeichnet wird. Radiokohlenstoffdatierung dieser beiden Elemente zeigte, dass sie vor 3.900 bis 4.100 Jahren zeitgleich waren.

DNA -Bibliotheken wurden mit einem Sondenset angereichert, der aus einem modernen entworfen wurde M. Leprae Referenzpanel, ein methodisches Detail, das zu einer ungleichmäßigen Abdeckung führte, aber dennoch außergewöhnlich hochwertige alte Genome ergab. Diese Bibliotheken wurden dann sequenziert, um die Eignung der genomischen Rekonstruktion zu untersuchen. Verschiedene mykobakterielle Arten wurden unter Verwendung eines Wettbewerbskartierungsansatzes unterschieden. Die mittlere genomische Abdeckung war 74-fach für ECR003 und 45-fach für ECR001, wenn sie gegen eine moderne kartiert M. Lepromatose Genomreferenz isoliert von einem mexikanischen Patienten.

Darüber hinaus untersuchten die Forscher die Divergenz zwischen M. Leprae Und M. Lepromatose Angesichts des genomischen Zerfalls und der Verringerung von M. Leprae über evolutionäre Zeitskalen. Zu diesem Zweck ergab eine pangenomische Analyse ein hohes Maß an Divergenz, wobei etwa die Hälfte der Proteinkodierregionen eine mindestens 50% -Sequenzhomologie zwischen den beiden Krankheitserregern zeigte. Ein kartbasierter Ansatz zeigte, dass die beiden Krankheitserreger nur eine Nukleotididentität von ~ 25% teilten.

Als nächstes die Beziehung zwischen M. Lepromatose und andere mykobakterielle Krankheitserreger wurden untersucht, indem der 16S -ribosomale RNA -Locus analysiert wurde. Dies zeigte das an M. Leprae ist trotz ihrer umfangreichen Abweichung der engste Verwandte.

Darüber hinaus wurde eine konservative phylogenetische Rekonstruktion auf Genomebene durchgeführt, die sich auf die Vielfalt innerhalb der Inneren konzentrierte M. Lepromatoseund war auf die beiden alten Genome, vier moderne menschliche Genome und sechs moderne rote Eichhörnchengenome beschränkt.

Es gab eine robuste und deutliche Trennung zwischen Nagetier- und Menschen-assoziierten Linien, bei denen die alten Genome eine Schwesterklade zum Cluster aller Menschen bildeten M. Lepromatose Sequenzen.

Die vergleichende Analyse der Studie stellte sich ebenfalls als zuvor gemeldete in Frage M. Lepromatose Genom aus Indien, was durch Wettbewerbskartierung vorschlägt, dass es eine weitaus größere Homologie zeigte M. Leprae.

Darüber hinaus wurden zeitkalibrierte phylogenetische Bäume unter Verwendung des Radiocarbon-Alters von ECR001- und ECR003-Skelettelementen zusammen mit dem Sammeljahr aller modernen Genome erzeugt, um Evolutionsraten und Divergenzzeiten abzuschätzen.

Die Evolutionsrate wurde auf 6,91 x 10-9 Substitutionen pro Standort pro Jahr geschätzt M. LepromatoseAnpassung mit Schätzungen für M. Leprae. Die mediane Zeit für den jüngsten gemeinsamen Vorfahren (TMRCA) von M. Lepromatose wurde vor ungefähr 26.800 Jahren geschätzt; Die Autoren stellen jedoch fest, dass die geringe Anzahl der verfügbaren Genome vor einem breiten potenziellen Datumsbereich von 4,206 bis 115.340 Jahren führt.

Die Divergenzzeit für Genome menschlicher Wirte wurde auf rund 12.600 Jahre (mit einer Reichweite von 5.304 bis 49.659 Jahren) geschätzt, während die TMRCA für die rote Eichhörnchen -Clade viel mehr jüngere 440 Jahre war.

Schlussfolgerungen

Zusammengenommen zeigt die Studie eine eigene Evolutionsgeschichte für M. Lepromatose. Diese tiefe Zeitleiste, die sich möglicherweise bis zum pleistozänen-Holozän-Übergang erstreckt, steht im Gegensatz zu anderen wichtigen Krankheitserregern wie M. Leprae Und Yersinia pestis (Das Pest -Bakterium), von dem angenommen wird, dass sie in der neolithischen Ära mit dem Aufstieg der Landwirtschaft in jüngerer Zeit aufgetaucht sind.

Die Tatsache, dass M. Lepromatose In Infektionen traten in Südamerika vor den Zeiträumen bekannter Kontakt mit europäischen oder ozeanischen Bevölkerungsgruppen impliziert, dass die Pathogenbewegung innerhalb menschlicher Gruppen während eines frühen Bevölkerungsereignisses oder einer Endemizität auf dem Kontinent auf einer anderen Stauseenart impliziert. Letzteres legt nahe, dass seine derzeitige Verteilung aus einer postkolonialen Verbreitung stammt, was es zu einer der wenigen Krankheiten macht, von denen bekannt ist, dass sie in Amerika entstanden sind.

Das Papier rahmt diese Erkenntnisse in einer „Eingesundheit“ -Sperspektive ein und fordert eine umfassendere Überwachung von Tierreservoirs, um die Ökologie und das zoonotische Potenzial der Krankheit besser zu verstehen.

Quellen: