Perskaitykite maro bacilos genomą nuo "juodosios mirties" laiko • Barbara Vedenina • Mokslo naujienos apie "elementus" • Genetika, medicina

Perskaitykite maro bacilos genomą nuo „juodosios mirties“

"Juodoji mirtis". Iliustracija iš Toggenburgo Biblijos, 1411 m Vaizdas iš en.wikipedia.ru

Senovės DNR sekvencijos technologinė pažanga jau pasiekė tokį lygį, kuris leidžia jums ištirti beveik visiškai senovinių organizmų genomus. Kanados, Vokietijos ir Jungtinių Amerikos Valstijų biologai rekonstravo senovės maro bacilų genomą (Yersinia pestis) nuo 1346-1353 m. pandemijos aukų, pavadintą "Juodoji mirtis". Lyginant senovės genomą Y. pestis su šiuolaikinių štamų bakterijų genomais neatskleidė jokių reikšmingų nukleotidų sekų skirtumų. Tai rodo, kad ligos atsiradimo ir paplitimo skirtumų "juodosios mirties" metu ir trečiosios pandemijos laikotarpiu XIX-XX a. Laikotarpiu negalima paaiškinti genetiniais bakterijos kamieno pokyčiais.

Antroji 1346-1353 m. Epidemija, vadinama "Juodoji mirtis", pagal įvairius skaičiavimus buvo sėjama nuo 30 iki 50% Europos gyventojų. Spalvos ir mirtingumo procentas juodojo mirties laikotarpiu buvo žymiai didesnis nei trečioji pandemija, kuri įvyko XIX a. Pabaigoje – XX a. Pradžioje. "Juodoji mirtis" buvo labai garsus pasaulio įvykis, taigi išliko daug dokumentų, iš kurių žinomi šios pandemijos žiaurios detalės.

Maro sukėlėjas yra gramneigiama bakterija (žr. Gramneigiamas bakterijas) Yersinia pestisar maro lazdelę. Skrandyje maro lazda gali trukti iki 10 dienų, lino ir drabužių, kurie dažomi su paciento išskyromis, trunka keletą savaičių. Blusos yra natūralus maro vežėjas. Xenopsilla cheopis (pietų žiurkių blusas), parazitinis ant graužikų. Dėl epizootinių orgijų dėl graužikų masinės mirties vabzdžiai perduodami kitiems šeimininkams, kartais ne tik žinduoliams. Blusa gali praeiti iki šešių savaičių be maisto, o juoda žiurkė, viena iš natūralių blusų šeimininkų, yra labai ilgalaikė. Blusas ir graužikai gali keliauti dideliais atstumais bagaže ar maisto atsargose. Visos šios savybės prisideda prie greito ligos paplitimo didelėje srityje.

Yra žinomi du dažniausiai pasitaikantys maro formos – buboniniai ir plaučių. Dėl silpnaprodukto įsiskverbimo patogenas prasiskverbia per odos pažeidimus. Tada jis pasiekia limfmazgius, kuriuose jis greitai pradeda daugintis. Bubo (padidėjęs padidėjęs limfmazgis) atsiranda antroje ligos dienoje. Kiti ligos simptomai yra stiprus galvos skausmas, didelis karščiavimas su šaltkrėmis, išblukęs veidas, kuris tada tamsėja, tamsūs apskritimai atsiranda po akimis, iš kurių ši liga vadinama "juodoji mirtis".Plaučių formos maras atsiranda dėl komplikacijos dėl buboniškos formos ar oro infekcijos.

Įvairūs tyrinėtojai pastebėjo ligos eigą ir jo "Black Death" ir trečiosios pandemijos skirtumus. Pirma, XIX-XX a. Įsikūrusios bubojai paprastai būdavo ant kojų, o tai gana logiška (blusos greičiau pasiekia apatinę kūno dalį) Juodosios mirties metu, dažnai įsikūrusios ant kaklo ar už ausų. "Juodosios mirties" laikotarpiu buvo pastebėti specialūs ligos simptomai, ypač gangreninis gerklės ir plaučių uždegimas, stiprus skausmas širdies srityje, hemoptizė ir hematemezė, taip pat sunkus kvapas, kurį sukelia pacientai ir kuris nebuvo užfiksuotas trečiosios pandemijos metu. XIV a. Pagrindinė ligos forma, ypač šiaurės Europoje, buvo plaučių forma, o trečios epidemijos metu pacientų, sergančių plaučių pažeidimais, procentas neviršijo 15-25%. Paprastai marui būdinga masinė žiurkų mirtis, tačiau XIV a. Dokumentuose nebuvo nieko panašaus. Tuo pačiu metu, remiantis mokslininkų skaičiavimais, kurių mirtingumas kalbama apie metraščius, mirusių žiurkių poliai turėtų tiesiog užkimšti gatves ir pasiekti suaugusį kelį.

Kodėl šios pandemijos yra tokios skirtingos? Viena iš priežasčių gali būti patys maro patogenai. Y. pestis, kuris galėjo pasikeisti 660 metų laikotarpiu nuo antrosios iki trečios pandemijos. Norint suprasti, ar šiuo metu bakterijų metu pasireiškė reikšmingų genetinių pokyčių, reikėtų palyginti šiuolaikinės maro bacilų genomus su senovės patogenais. Būtent tai padarė biologai iš Ontarijo (Kanados), Tübingeno ir Leipcigo (Vokietija), Pietų Karolinos, Teksaso ir Pensilvanijos (JAV) universitetų, kurie paskelbė pirmąjį senovės patogeno genomo projektą.

Y. pestis skiriasi nuo kitų genties narių Yersiniaypač jo artimas giminaitis Y. pseudotuberkuliozė, dviejų plazmidžių – pMT1 ir pPCP1 – buvimas. Jie koduoja baltymus, kurie skatina bakterijų perkėlimą į blusas ir užtikrina šeimininkų ląstelių infekciją. Šių plazmidžių buvimas padėjo nustatyti maro bacilą mirusiųjų likučiuose iš kapo Londone esančiame "East Smithfield Black Death Cemetery". Buvo ištirti 46 dantys ir 53 kaulai, todėl mes galėjome visiškai iššifruoti genomą Y. pestis iš keturių dantų, priklausančių atitinkamai keturioms Juodosios mirties aukoms.Autoriai atliko fantastišką senosios DNR atkūrimo darbą. Filogenetiniai medžiai buvo pagaminti remiantis 1694 kintamųjų nukleotidų pozicijomis, analizuojant Juodosios mirties aukų genomą ir 17 skirtingų štamų. Y. pestisprieinama duomenų bazėje (1 pav.).

Pav. 1. Filogenetiniai santykiai ir istorinis kontekstas, parodytas štamai Y. pestis iš Rytų Smithfieldo antkapio. Unrooted (a) ir įsišaknijusi (b) medžiai, pastatyti remiantis 1694 informacijos genomo pozicijų palyginimais Y. pestis. Spalvoti apskritimai žymi skirtingas vertybes, pilki apskritimai – hipotetinė šakos. Dėl (b) nurodė kalendorinių metų neatitikimo laiką ir pažymėjo paramą, apskaičiuotą kaimynų (mėlynas kursyvas) ir Bajeso metodas (mėlynas). Pilkas stačiakampis paskirta žmogaus štamų patogenezė. (c) Geografinė štamų, naudojamų (a) ir (b). (d) "Juodosios mirties" žemėlapis Europoje laikotarpiu nuo 1346 iki 1353 m. Vaizdas iš straipsnio diskusijoje Gamta

Filogenetiniai rekonstrukcijos rodo, kad sukėlėjas "Juodosios mirties" genetiškai labai arti visų patogeninių štamų Yersinia pestis protėvio, stovinti.Trijų Melnų mirčių aukų seka skiriasi nuo jo tik dviem nukleotidų pakaitalais, o ketvirtoji auka buvo užsikrėtusi štamais, kurių sudėtyje yra dar trys pakaitalai. Tai gali reikšti, kad per antrąją pandemiją yra keletas padermių, arba mikroelektriniai pokyčiai viename kamiene, kurie epidemijų metu nėra neįprasti. Visi keturi štamai buvo arčiau kitų žinomų padermių 1 šakos. Y. pestisnei 2 skyriuje (1a pav.). Molekulinės valandos įvertina visų šiuo metu žinomų patogeninių maro bacilų padermių protėvių amžių tarp 668 ir 729 metų. (1289-1343, 1b pav.), Kuris yra daug mažesnis nei anksčiau minėta.

Be to, tas pats tyrimas rodo, kad Justiniano maro, pirmosios pandemijos, kuri kilo 531-750 m. Laikotarpiu, atsiradimo veiksnys labai skiriasi nuo visų žinomų patogeninių kamienų Y. pestis. Tikėtina, kad neapsaugotas štamas B42003004, išskirtas iš Kinijos šventųjų populiacijos, nuo juodosios mirties aukų atmainų skiriasi tik aštuoniais nukleotidų pakaitalais, tuo tarpu tiksliai nepatikslinantis Microtus 91001 padermis skiriasi nuo 113 pakaitalų. Sprendžiant pagal filogenetinį medį, Justiniano maro sukėlėjas buvo genetiškai kažkur viduryje.

Apibendrinant galima teigti, kad šis tyrimas rodo, kad maro patogeninis vystymasis labai pasikeitė per 660 metų. Dėl to padidėjusio patogenelio virulentiškumas antrojoje pandemijoje nėra susijęs su mikroorganizmo ypatumais, bet su kitais veiksniais, ypač su aplinkosauga. XIV amžius buvo ženklus dramatišku klimato pokyčiu: šaltame ore nustatytas laikotarpis, kai drėgnumas pakinta sausrai. Žemės drebėjimai ir potvyniai įvyko daugelyje vietų Europoje ir Azijoje. Keli sėklidžių invazijos nuniokojo šalis. Dėl to badas ir liga susilpnino imuninę sistemą. Europoje prasidėjo raupų ir raupsų protrūkiai. XIV a. Socialiniai ir ekonominiai veiksniai, tokie kaip baisi sanitarija miestuose ir absoliutus asmeninės higienos trūkumas, taip pat prisidėjo prie maro plitimo.

Trečioji pandemija buvo lengvesnė nei antroji, matyt, dėl to, kad Europos gyventojų genetinė sudėtis pasikeitė. "Juodoji mirtis" paėmė į kapus bent trečdalį Europos gyventojų, todėl pačius jautriausius žmones paėmė į patogeną.

Šaltinis: Kirsten I. Bos, Verena J. Schuenemann, G. Brian Golding, Hernán A.Burbano, Nicholas Waglechner ir kt. Projekto genomo projektas Yersinia pestis nuo juodosios mirties aukų Gamta. V. 478. P. 506-510.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: