Epidemii fatale: asta am aflat de la ele

Chiar și astăzi, o epidemie globală devastatoare reprezintă o amenințare serioasă. Pentru a evita acest lucru, trebuie să înțelegem dezvoltarea, transformarea și funcția agenților patogeni. Paleogenetica este o disciplină recentă care ne poate revoluționa cunoștințele despre bolile infecțioase analizând ADN-ul agenților patogeni antici.

învățat

Creat: 18 decembrie 2019 14:03
Modificat: 30 decembrie 2019 la 11:00

Știința paleogeneticii se ocupă cu studiul ADN din cele mai vechi timpuri. Cercetările sale acoperă, de asemenea, bolile infecțioase, care au devenit o specialitate separată. Oamenii de știință de la Institutul Max Planck din Leipzig (Maria Spyrou, Kirsten Bos, Alexander Herbig și Johannes Krause) au analizat evoluțiile analizei genetice ale agenților patogeni antici în revista Nature Reviews Genetics. Cel mai important, examinarea directă a ADN-ului agenților patogeni (cum ar fi bacteriile, virusurile și paraziții) din rămășițele arheologice poate fi utilizată pentru a urmări răspândirea și dezvoltarea agenților patogeni. Și asta oferă o perspectivă asupra factorilor importanți din istoria umană, deoarece epidemiile au fost o forță pentru istorie, de asemenea, ne îmbunătățește cunoștințele despre bolile infecțioase moderne.

Într-un interviu acordat revistei Knowable, Johannes Krause a spus că oamenii de știință folosesc o metodă pentru a izola ADN-ul antic prin extragerea întregului material ereditar din rămășițele umane, adesea dinți sau oase fosile și secvențierea întregului lucru. Acest lucru face posibilă distincția ADN-ului uman de ADN-ul agenților patogeni căutați, apoi încearcă să-și refacă genomul. Adică, construiesc o înregistrare moleculară a fosilelor care vă spune cum s-au schimbat agenții patogeni de-a lungul timpului. Aceasta oferă informații importante despre biologia organismelor microbiene care au provocat epidemii severe în trecut.

Cazul morții negre

Mulți oameni cred că mormintele celor care au murit în fostele epidemii nu ar trebui să fie deranjate, deoarece ar putea să lovească ceva de genul blestemului faraonilor. Adică, agenții infecțioși prind viață și vor fi uciși din nou. Cu toate acestea, în anii 1980 au fost deja efectuate studii în care cercetătorii au încercat să reînvie și să cultive bacterii sau viruși antici. Dar nimeni nu a reușit să respire din nou agenții patogeni vechi de o sută de ani. Așadar, astăzi se consideră foarte puțin probabil ca așa ceva să se întâmple.

Dezvoltarea rapidă a zonei de cercetare s-a bazat, printre altele, pe faptul că victimele epidemiilor de ciumă medievale au furnizat un eșantion suficient pentru testarea metodelor. Apropo a reușit să descifreze de unde a venit una dintre cele mai oribile boli din istoria omenirii. Istoricii au dezbătut multă vreme dacă moartea neagră ar fi putut fi un fel de virus sau o boală necunoscută astăzi. Un punct de plecare sigur pentru studiu a fost că cercetătorii de la Institutul Max Planck au avut acces la 50 de cadavre din celebrul cimitir din East Smithfield din Londra (nu departe de Turn), care a fost folosit doar în timpul pandemiei de Moarte Neagră. Analiza nu a lăsat nicio îndoială cu privire la motivul pentru care au murit oamenii îngropați, deoarece aproximativ jumătate din rămășițe au identificat Yersinia pestis.

Moștenirea lui Kaffa

Cele mai vechi documente istorice care descriu ciuma provin dintr-un oraș numit Kaffa (acum Feodosia) din Crimeea. În prima jumătate a secolului al XIV-lea, era o colonie genoveză protejată de zidurile castelului, mărginită la est de zona Hoardei de Aur. În cele din urmă, mongolii au atacat orașul, folosind războiul biologic. Cadavrele infectate au fost aruncate peste zidul orașului, din care boala s-a răspândit rapid. Locuitorii din Kaffa au fost în curând forțați să renunțe la așezare și s-au retras în Italia. Dar au luat și cu ei ciuma, care s-a răspândit foarte repede în partea de vest a Europei și a ucis jumătate din populație în doar cinci ani.

Maria Spyrou a colectat mostre de ciumă Yersinia din diferite părți ale Europei. Unul dintre genomii pe care i-a studiat a fost o tulpină provenită din regiunea samariteană a Rusiei, o zonă la aproximativ 1.500 de kilometri de Crimeea. Când a adăugat această tulpină arborelui genealogic Yersinia, sa dovedit că a fost strămoșul morții negre, confirmând ideea că boala a venit din est. Toate celelalte genomi pe care le-a colectat din perioada morții negre din multe locuri diferite din Europa au fost 100% identice cu aceasta. Acest lucru a arătat cât de repede s-a răspândit pandemia dacă nu s-a schimbat nimic în timpul agentului patogen. Deși bacteriile s-au mutat ulterior, tribul de la acea vreme pare a fi strămoșul comun al majorității variantelor de ciumă din lumea de astăzi. "Moartea neagră a fost un fel de mare explozie pentru ciumă", a subliniat Krause.

Tulpinile moderne de ciumă ar fi, în mod teoretic, în continuare capabile să provoace o epidemie majoră în cazul în care condițiile ar exista încă în Europa medievală. Chiar și astăzi, aproximativ 2.500 de persoane sunt infectate cu Yersinia pestis în fiecare an, iar majoritatea acestor agenți patogeni provin din tulpini înrudite. De exemplu, biologia bacteriilor care a infectat câteva sute de oameni în Madagascar în 2017 a fost foarte asemănătoare cu cea a deceselor negre. Astăzi, însă, igiena este semnificativ mai bună, nu intrăm în contact cu șobolanii și avem, de asemenea, antibiotice eficiente, fără de care rata mortalității ar fi în continuare de 60% în decurs de șapte până la zece zile.

Cum să devii un ucigaș al unui agent patogen?

O explicație critică pentru elementul critic al ciumei a fost studiul uneia dintre rudele sale, bacteria Yersinia pseudotuberculosis. Teoretic, acest microb este la fel de periculos ca ruda sa infamă, iar sistemul imunitar ar putea să se sustragă în același mod. Dar nu se cunoaște niciun caz de deces tisular în sânge provocând înnegrirea mâinilor și picioarelor, din care derivă și termenul moarte neagră.

Acest lucru se datorează faptului că pseudotuberculoza Yersinia nu are genele necesare manipulării puricilor. După ce puriciul absoarbe sângele unui pacient infectat cu ciuma Yersinia, bacteriile produc un biofilm care, atunci când este acoperit în intestinul puricilor, împiedică înghițirea sângelui suplimentar. Din aceasta cauza puricii mor de foame si sunt intepati de sute de ori pe zi. Acesta pune sângele în contact cu biofilmul, apoi îl scuipă din nou și transferă bacteriile la rănirea care a avut loc la noua înțepătură. Deoarece pseudotuberculoza Yersinia nu are gene pentru a produce acest biofilm, nu poate fi răspândită prin mușcăturile de purici.

Schimbările climatice topesc permafrostul înghețat de mii de ani în regiunile arctice, iar solul care se topește eliberează microbi de odinioară, care, împlinindu-și visul Frumusețea Adormită, apar uneori ca o amenințare gravă pentru viața sălbatică contemporană. Cât de mult ar trebui să ne fie frică de ei? Detalii!

Krause raportează că recent au fost găsite bacterii Yersinia pestis din epoca bronzului și epoca târzie a pietrei, cărora le lipsesc unele dintre aceste gene. În schimb, plămânii erau probabil infectați și se răspândesc în aer, deoarece unele bacterii de ciumă se comportă astăzi. Aceste descoperiri arată cum Yersinia pestis a devenit un agent patogen uman periculos prin dobândirea unei singure trăsături critice.

Paleogenetica a obținut primul său mare succes explorând comportamentul ciumei, dar oamenii de știință se așteaptă să nu fie ultimul. Tehnologia care poate fi utilizată evoluează rapid, deci există șanse mai mari de a afla asta ce boli cumplite care au existat odinioară au evoluat în ceea ce sunt astăzi, și ar trebui să ne temem de învierea vechilor epidemii. Nici unii oameni de știință nu exclud acest lucru, deoarece din cauza încălzirii globale, microbii care hibernează în permafrost ar putea declanșa un atac. Paleogenetica se poate confrunta, de asemenea, cu provocări serioase în explorarea acestor pericole.