Užjūrio infekcija • Sergejus Glagolev • Populiariosios mokslinės užduotys "Elementai" • Biologija

Užjūrio infekcija

Užduotis

Iki neseniai vyko diskusijos, ar tropinė maliarija yra endeminė (vietinė) liga Pietų Amerikai, ar ji buvo atvežta iš Afrikos kartu su juodais vergais. Ar manote kurie iš jų duomenys gali būti naudojami išspręsti šį ginčą?


1 patarimas

Dabar šis ginčas laikomas išspręstas. Pagalvokite, kokie duomenys (gauti naudojant naujus metodus) pasirodė per pastaruosius 20 metų ir leido mums nutraukti šį ginčą.


2 patarimas

Šerdis Plasmodiumas (maliarijos patogenai) apima apie 200 rūšių, iš kurių penki žmonėms yra parazitiniai, o likusi dalis – su kitomis rūšių stuburiniais gyvūnais. Tropinė maliarija, nurodyta problemoje, kurią sukelia vienas iš plazmodžio tipo. Daugelio rūšių uodai gali toleruoti žmonių maliariją. Anopheles. Apsvarstykite, kaip galite naudoti šią informaciją, kad galėtumėte rasti problemos sprendimo būdą.


Sprendimas

Šiandien tropinė maliarija (kurios sukėlėjas yra Plasmodium falciparum) daugelyje Pietų Amerikos regionų, žinoma, yra endeminė (arba endeminė) liga, ty ji išlieka ir vietinėse populiacijose be išorinių pacientų antplūdžio. Tikiuosi, tai buvo aišku iš sąlyga, kad kalbama apie laiką, per kurį maliarija prasiskverbė į Pietų Ameriką: ar tai įvyko po to, kai europiečiai atrado naująjį pasaulį, vergų prekybos pradžia ar prieš šiuos įvykius?

Visi mano, kad tropinės maliarijos gimtinė yra Afrika. Tai patvirtina daugybė faktų.

1. Artimiausias giminaitis Plasmodium falciparum P. reichenowi – parazitas afrikiečių didžiųjų beždžionių. Be to, neseniai paaiškėjo, kad P. falciparum parazituoja gorilos, šimpanzės ir bonobos. Šiuose "humanoidinių" maliarijos tipų kituose primatuose nėra žalingo pobūdžio (žr. 1 pav.).

Pav. 1. Supaprastintas kai kurių plasmodijų rūšių filogenetinis medis. Mūsų herojus P. falciparum, gali užkrėsti ne tik žmones ir gorilus, bet ir šimpanzę bei bonobusą. Iš Afrikos beždžionių, kaip paaiškėjo, keletas daugiau artimų rūšių plasmodia yra parazitinės. Glaudus santykis P. falciparum su paukščių maliarijos patogenais nėra patvirtinta esamais duomenimis. Vaizdas iš gamtos.com

2. Žmogaus linijų genetinė įvairovė P. falciparum (pvz., genetinė žmonių įvairovė) yra didžiausia Afrikoje ir palaipsniui mažėja nuo to laiko. Paprastai didžiausia genetinė įvairovė būdinga rūšies kilmės centrui, kur ji egzistuoja ilgiausiai (nors kiti veiksniai, žinoma, gali jai įtakos).

3. Daugybė kenksmingų mutacijų, apsaugančių heterozigotinius vežėjus nuo tropinės maliarijos, dažnai pasitaiko Afrikoje ir (ar) artimiausiuose Azijos regionuose. Tai reiškia, kad čia taip pat ši liga ilgą laiką buvo svarbus atrankos veiksnys.

4. Afrikos Anopelės uodai (Anopheles) "Apsaugo" nuo maliarijos perdavimo asmeniui asmeniui, nes jie myli žmones visomis kitomis aukomis. Jų "antropofilinis indeksas" (tikimybė, kad jie įkels asmenį kito kraujo praliejimo metu) siekia 80-100%. Kitose pasaulio dalyse jis paprastai nesiekia 50%. Taip pat atrodo, kad tai rodo ilgalaikę parazito ir jo dviejų šeimininkų, uodų ir žmonių evoliuciją.

Taigi tropinė maliarija kilusi iš Afrikos į kitus žemynus. Bet kada ir kaip ji įsiskverbė į Naująjį pasaulį? Iš esmės yra trys pagrindiniai scenarijai. Pirma – ji iš ten pateko iš Šiaurės Eurazijos per pirminę žmonių migraciją į Ameriką. Iš pirmo žvilgsnio šis scenarijus yra fantastinis – manoma, kad atogrąžų maliarija trunka ne ilgiau kaip 1,5-2 metus, o per tokį laiką, palyginti su gana šaltu klimatu, pacientas vargu ar pasieks teritoriją per Beringiją, kur anopela gali perduoti maliariją. Bet tikrai P. falciparum kartais gyvena paciente iki 10-13 metų, taigi jūs vis dar galite įsivaizduoti, kaip užkrėstas asmuo gali keliauti du ar tris tūkstančius kilometrų palei Šiaurės Amerikos vakarinę pakrantę ir "pakelti" savo patogeną tinkamiems vežėjams. Antrasis, daug labiau tikėtinas scenarijus yra maliarijos įsiskverbimas į Šiaurę ar Pietų Ameriką per pre-Columbian transoceanic kontaktus. Galiausiai trečioji galimybė yra tropinės maliarijos įsiskverbimas po europiečių "atradimo" Amerikoje (ir ne tik Afrikos vergai, bet ir patys europiečiai, nes Viduržemio jūroje paplitusi tropinė maliarija).

Dėl tam tikrų priežasčių daugelis archeologų ir istorikų norėjo rasti maliariją prieš Kolumbijos amerikoje (matyt, kaip įrodymą prieš Kolumbijos ryšius su Senojo pasaulio). Tačiau jo buvimo faktai buvo labai mažai. Tačiau kai kuriuose darbuose buvo pranešta apie maliarijos (ne atogrąžų) patogenų buvimą priešklumbų eros mumijose iki 1700 metų amžiaus. Jie buvo aptikti antikūniais. Remdamasis šiuolaikiniais molekuliniais metodais, negalėjau rasti jokių darbų, patvirtinančių tai (galbūt viena iš priežasčių buvo ta, kad dėl politinio korektiškumo buvo sunkiau mokytis mamų).

Kitas argumentas – indianų žievės cinko žievės vartojimas maliarijos gydymui – yra labai menkai pagrįstas. Europiečiai sužinojo apie miško medį po 150-200 metų po Amerikos atradimo, jėzuitai išvedė jį į Europą kaip antimalarinį vaistą ir jie galbūt atrado antimaliarinį poveikį. Indai, prieš kreipdamiesi į europiečius, akivaizdžiai naudojo žievę. Bet už ką – nežinoma. Jis taip pat nėra žinomas nuo tada, kai jis prasidėjo – kasybos metu nebuvo pastebėta jokių žievės pėdsakų. Nepateikiama apie cinchona medį ar ligas su maliarijos simptomais išgyvenusių rašytinių inkų šaltinių. Dar vienas istorinis argumentas prieš "prieš-Kolumbijos" maliarijos buvimą yra ta, kad pradžioje Amerikos vystymosi laikotarpiu europiečiai mažai kentėjo nuo infekcijų. Iš importuotų infekcijų, kaip žinoma, tik vietiniai gyventojai išnyko. Kuriant ekvatorinę Afriką viskas buvo visiškai priešinga: europiečiai mirė kaip maliarija ir geltonoji karštinė.

Galbūt pagrindinis argumentas prieš ankstyvą maliarijos įsiskverbimą į Ameriką, kuris gali būti pateiktas iki šiol, yra beveik visiškas genetinių variantų nebuvimas tarp vietinių (Indijos) etninių grupių, kurios didina atsparumą maliarijai.Bet dabar pats plasmodijos genetika nutraukia argumentą. Neseniai atlikto išsamaus tyrimo metu buvo tiriamos populiacijos. P. falciparum iš skirtingų Afrikos dalių, iš kurių buvo atvežti vergai, ir iš įvairių Pietų Amerikos vietų – vietų, kuriose jie buvo paimti (žr. E. Yalcindag ir kt., 2012 m., "Keli nepriklausomi Plasmodium falciparum įvadai Pietų Amerikoje"). Nustatyta, kad beveik visos Amerikos populiacijos neseniai buvo atskirtos nuo Afrikos gyventojų. Įdomus naujas rezultatas – kad buvo du skids. Viena "Plasmodia" linija prasiskverbė iš Afrikos į buvusios Ispanijos imperijos (per Vakarų Indiją ir šiuolaikinės Meksikos bei Kolumbijos teritoriją), o kita – į buvusios Portugalijos imperijos šiuolaikinės Brazilijos teritoriją. Nepavyko rasti senovės izoliuotų plasmodiumo populiacijų pėdsakų. Taigi, dar vergai …


Po žodžio

Paprastai, atsižvelgiant į mokslininkų nuomonę apie ligų istoriją, galima išskirti dvi ekstremalias pozicijas. Anot pirmosios, visos "žmogaus" ligos atsirado neseniai ir buvo perduotos žmonėms iš prijaukintų gyvūnų neolito ar net vėliau. Visiškai nuosekliai laikosi šios nuomonės D. Diamond savo garsioje knygoje "Ginklai, mikrobai ir plienas". Vienoje iš lentelių jis nurodo duomenis, iš kurių matyti, kad žmonės tariamai iš viščiukų ir ančių pateko maliarijos, karvių tuberkuliozės ir raupų.Deimantas nėra neišvengiamas kaltinimas: 90-ųjų pabaigoje, kai buvo paskelbtas pirmasis knygos leidimas, daugelis mokslininkų tai taip minėjo (nors buvo ir kitų požiūrių, kad "Diamond" tylėjo).

Antras kraštutinumas yra prielaida, kad visi parazitai (įskaitant virusus ir bakterijas) išsivystė kartu su jų šeimininkėmis. Pagal šią koncepciją priešprieša prieš 2-3 milijonus metų (atskyrus šias glaudžiai susijusias rūšis) ir žmogaus bei šimpanzės plasmodia prieš 5-6 milijonus metų turėjo atsirasti dėl plazmojožiedžių rūšių, pvz., Bonobų ir šimpanzių, skirtumo.

Abi šios ekstremalios nuomonės pasirodė neteisingos. Taigi pasirodė, kad labiausiai nuo žmogaus raupų viruso esantis patogenas nėra vakcinų virusas, bet vienos iš Afrikos graužikų rūšis. Tuberkuliozė atsirado kaip šiuolaikinė žmogaus liga, kilusi iš "proto-tuberkuliozės" infekcijos kažkur Afrikoje, bent prieš 70 tūkst. Metų (galbūt daug anksčiau) ir buvo perduodama iš žmogaus į protėvines karves ir kitus kanopus, o ne atvirkščiai.

Maro išvaizda buvo visiškai netikėta (pagal "naujausius mokslinius duomenis"). Ši didžiulė mikrobė pasirodė, atrodo, tik prieš maždaug prieš 10.000 metų, bet be jokio ryšio su žemės ūkio atsiradimu, sinantropiniais graužikais ir didelį tankumą turinčių žmonių populiacijomis.Jis kilęs iš protėvių rūšių (jersiniozės sukėlėjas), labiausiai tikėtina, kad medžioklės populiacija Vidurinėje Azijoje. Pagrindinis mikrobų įsigijimas buvo plazmidė, kurioje užkoduota Pla baltymo proteazė (žr. Daniel L. Zimbler ir kt., 2015 m. Ankstyvas Yersinia pestis atsiradimas kaip sunkus kvėpavimo takų patogenukas ir juodoji mirtis. Istorija apie tai, kaip nekenksminga bakterija tapo negailestingu žudiku). Dėl šio baltymo, bakterija įgijo gebėjimą daugintis plaučiuose, o dėl to, kad po šio aminorūgšties pakeitimas šiuo baltymu, prasiskverbia iš plaučių visame žmogaus kūne.

Žmonės taip pat gavo tropinę maliariją ne iš naminių gyvūnų, bet iš artimiausių giminių – ne dėl protėvių parazito skirtumų, bet per vieną šeimos pasikeitimą. Žmonių ligų plitimo kilmė ir istorija yra klesti sritis. Kadangi molekuliniai metodai šioje srityje gerėja, faktai greitai kaupiasi ir teorijos keičiasi taip pat greitai. Apie 2010 metus, praėjus kelis mėnesius, buvo nuolat publikuojami straipsniai, kurie pateisino perkėlimą P. falciparum žmonėms iš šimpanzių, bonobų ir gorilų. Pastarasis požiūris buvo triumfuotas, nes jis buvo geriausiai pagrįstas – ypač tiriamos medžiagos kiekiu (žr. 2 pav.).

Pav. 2 Paaiškėjo, kad visos žmogaus linijos P. falciparum – vienos šios rūšies linijų rūšis, parazituojanti gorilius. Vaizdas iš gamtos.com

Bet kada įvyko šis perėjimas, tai yra, kada įvyko "žmogaus" maliarija? Pasirodo, šiuo klausimu vis dar nėra tikslaus atsakymo. Pagal "turimus duomenis" sunku kalibruoti "molekulinį laikrodį" (kilusios problemos aiškiai aprašytos straipsnyje F. Prugnolle ir kt., Naujasis požiūris į piktybinio malaria agento kilmę). Įvertinimai svyruoja nuo maždaug 10 000 metų iki 300 000 ar daugiau metų. Taip pat paslaptinga yra gyvenimo istorija. P. falciparum apie Euraziją. Kai kuriuose straipsniuose daroma prielaida, kad jis įsitvirtino lygiagrečiai su ankstyvaisiais žmonių migracijais, ty prieš 70-50 tūkstančių metų. Vienas iš argumentų, kuriais remiamasi šiuo požiūriu, yra mažėjanti genetinė žmonių įvairovė ir plazmozija, nes jie išeina iš Afrikos. Kiti autoriai mano, kad kiekviena "natūrali vietinė" Eurazijos gyventojų populiacija įgyja "savo" maliariją, įsikūrusi "savo" teritorijoje (žr., Pavyzdžiui, R. Carterio ir KN Mendis apžvalgos straipsnį. ) Pagrindinis argumentas – daugybė mutacijų, susijusių su atsparumu maliarijai, skirtingose ​​populiacijose yra skirtingų haplotypų dalis. Tai reiškia, kad jie buvo įsigyti savarankiškai, o ne paveldėti iš bendrų Afrikos protėvių. Apskritai molekuliniai biologai turės daugiau ką daryti.Keista, kad abu aspektai gali būti teisingi (galvoja kodėl).

Ir galiausiai – dėl visų šių "proto žaidimų" praktinės reikšmės, pvz., Gorilinių šiukšlių tyrimo plazmojinės DNR išskyrimui. Du dalykai yra beveik akivaizdūs. Svarbiausia – vieną kartą laukinių primatų populiacijose nuolat gyvena P. falciparum, galinti užkrėsti žmones, bus anksti kalbėti apie visišką maliarijos likvidavimą, net jei galima išgydyti visus sergančius. Be to, itin didelis maliarijos procentas tarp šimpanzių ir gorilų. Tai reiškia, kad net mažose ir labai izoliuotose populiacijose tropinė maliarija gali būti veiksmingai išplitusi. Ir tai, savo ruožtu, gali atskleisti naują šviesą apie savo istoriją.


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: :???: :?: :!: