https://frosthead.com

Drzewo genealogiczne dżumy dymieniczej rzuca światło na ryzyko nowych epidemii

Poznaj plagę Justyniana, starszej Czarnej Śmierci, ale równie śmiertelny kuzyn. Przybywszy do Konstantynopola około 540 r., Zabił nawet 100 milionów ludzi, przyczynił się do upadku Cesarstwa Rzymskiego i pozostał na dwóch stulecia A potem zniknął.

powiązana zawartość

  • Pandemia zarazy mogła być spowodowana przez klimat, a nie szczury
  • Madagaskar walczy z epidemią dżumy dymieniczej
  • Kopalnia śmierci czarnej plagi wykopana w Londynie
  • Czarna śmierć nigdy nie opuściła - i może pokonać naszą najlepszą obronę
  • Journal of the Plague Years

W artykule opublikowanym wczoraj w The Lancet Infectious Diseases naukowcy po raz pierwszy zrekonstruowali genom tego starożytnego patogenu. Czarna Śmierć i zaraza Justyniana pojawiły się oddzielnie od tej samej śmiertelnej bakterii, Yersinia pestis .

Ze względu na podobne objawy naukowcy zawsze łączyli wcześniejszą plagę z Czarną Śmiercią, ale nigdy nie ustalili jednoznacznie, w jaki sposób obie pandemie były ze sobą powiązane. Niektóre badania sugerują nawet, że dżuma Justyniana była wirusem grypy.

Część trudności w ustaleniu źródła pierwszej zarazy polega na tym, że odnalezienie szczątków osób, które zmarły na dżumę Justyniana, może być dość trudne - podczas gdy naukowcy mogą zwrócić się do skrupulatne zapisy własności rządowej dotyczące lokalizacji masowych grobów ofiar Czarnej Śmierci, nie ma takich zapisów dla poprzedniej plagi. Niezrażony Dave Wagner, biolog i Uniwersytet Północnej Arizony oraz współautor pracy, współpracował z kolegami, w tym z niemieckimi archeologami, i odnalazł fragmenty Y. pestis w ludzkich szczątkach z cmentarza z VI wieku w Bawarii w Niemczech.

Nowoczesne szczepy dżumy wywodzą się od Czarnej Śmierci, więc naukowcy zastanawiali się, czy dżuma Justyniana to ten sam błąd?

Naukowcy przeanalizowali zęby z dwóch zestawów szczątków z tego grobu na bawarskim cmentarzu. Naukowcy przeanalizowali zęby z dwóch zestawów szczątków z tego grobu na bawarskim cmentarzu. (Zdjęcie: M. Harbeck / University of Munich)

Aby dowiedzieć się, jak ten Justynian pasuje do drzewa genealogicznego zarazy, potrzebowali całego genomu. „Możemy użyć technik [sekwencjonowania DNA], aby podróżować coraz głębiej w czasie, aby odkryć genomy starożytnych patogenów”, mówi Hendrik Poinar, genetyk ewolucyjny z McMaster University w Kanadzie i inny współautor. „Jeśli Czarna Śmierć i Justynian są ze sobą spokrewnieni” - mówi - „czy są to osobne zjawiska, czy też jest coś nieodłącznego w fizjologii błędu, który pozwala na jego ponowne pojawienie się?”

Laboratorium Poinara analizowało zęby dwóch bawarskich zwłok pochowanych około 504 r. I 533 r. W starożytnych szczątkach szkieletowych najlepszym miejscem do znalezienia genetycznych dowodów na to, że patogen, który zabił człowieka, jest w zębach. „Ząb jest jak bezpieczny” - mówi Poinar. Ale nie jest to nieprzepuszczalny sejf; zęby zawierają także bakterie symbiotyczne, grzyby glebowe, inne patogeny oraz własne DNA osobnika. Tak więc naukowcy usunęli koronę, zmielili miazgę zęba i szukali fragmentów starożytnego genomu dżumy pośród gunków.

Na szczęście udało im się zebrać wystarczająco dużo fragmentów, aby poskładać cały genom patogenu odpowiedzialnego za zarazę Justyniana. Następnie porównali ten zrekonstruowany genom z Czarną Śmiercią i współczesnymi szczepami.

Naukowcy przeanalizowali ten starożytny ząb po szczątkach ofiary dżumy Justyniana odkrytej w Niemczech w poszukiwaniu DNA zarazy. Naukowcy przeanalizowali ten starożytny ząb po szczątkach ofiary dżumy Justyniana odkrytej w Niemczech w poszukiwaniu DNA zarazy. (Zdjęcie: McMaster University)

Ich odkrycia ujawniły, że choć pojawiła się pierwsza, Dżuma Justyniana wymarła i jest tylko dalekim kuzynem Czarnej Śmierci i szczepów, które później wywołała pandemia. Zaraza Justyniana jest najściślej spokrewniona z dwoma szczepami, o których wiadomo, że przetrwały w chińskich populacjach gryzoni, co sugeruje, że podobnie jak Czarna śmierć, zapoczątkowała Azję i podróżowała do Europy prawdopodobnie najbardziej ruchliwym szlakiem handlowym, Jedwabnym Szlakiem. Ale z jakiegoś powodu Czarna Śmierć odniosła większy sukces, ponieważ przetrwała i nadal się rozprzestrzeniała. Na podstawie analiz rodowodu naukowców i wcześniejszych badań, skoczył z Europy do Morza Śródziemnego i Afryki, zanim cofnął się do Chin.

I tam pojawiła się trzecia pandemia - szczury pomogły rozprzestrzeniać tę formę zarazy na całym świecie za pośrednictwem ludzkich szlaków żeglugowych, w których to współczesnych szczepach, które czasami zarażają ludzi dzisiaj.

Francois Balloux, genetyk z University College London, zauważa, że ​​nierzadko dwa szczepy pojawiają się na tym samym „kladzie” lub gałęzi drzewa genealogicznego patogenu, ale co sprawia, że ​​jeden szczep jest bardziej skłonny do pozostania w czasie, podczas gdy inny umiera na zewnątrz to interesujące pytanie. „Nie ma wyraźnego oczywistego kandydata na to, jakie mutacje mogłyby uczynić szczep bardziej skutecznym lub bardziej zjadliwym” - mówi Balloux. Wagner i Poinar szukali genów, które mogłyby zaszczepić wzrost zjadliwości, ale nie znaleźli żadnych głównych pretendentów.

Czynniki środowiskowe mogą odgrywać rolę w określaniu cyklu życia zarazy, ponieważ opady deszczu mają znaczący wpływ na populacje gryzoni. Autorzy zauważają, że klimat mógł mieć wpływ na boom i popiersie Justyniany. Pory roku ulewne poprzedziły wszystkie trzy pandemie zarazy, i przez każdą z nich plaga koniec klimat się ustabilizował. Ale bez dowodów sugerujących, że zmiany klimatu były bardziej dotkliwe pod koniec dżumy Justyniana, same czynniki środowiskowe nie są w stanie odpowiednio wyjaśnić, dlaczego szczep zniknął.

Wagner zwraca również uwagę, że ruch ludzki wzrósł między każdą pandemią. Do czasu trzeciej pandemii technologia parowców pozwoliła ludziom podróżować po kuli ziemskiej, dokładnie tak jak współczesne szczepy przybyły na Madagaskar, gdzie populacje szczurów nienaturalnych są bardziej rozpowszechnione. W Stanach Zjednoczonych niski poziom zarazy wciąż przechodzi przez rodzime populacje gryzoni, relikt tej trzeciej pandemii. Ale Amerykańskie Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom rutynowo monitorują psy preriowe i inne gryzonie na południowym zachodzie, na wypadek, gdyby pojawiło się coś niezwykłego.

Fakt, że dwie starożytne plagi pojawiły się osobno w czasie, oznacza, że ​​nowa forma zarazy może pojawić się w przyszłości . „To niepokojące” - mówi Balloux. Dzięki nowoczesnym podróżom nowy szczep dżumy może znacznie łatwiej skakać po całym świecie. Ale w ciągu ostatnich stu lat zaobserwowano poprawę higieny, dostępność antybiotyków i zmniejszenie populacji szczurów w miastach.

„Czy może być kolejna pandemia? Oczywiście - mówi Wagner. „Ale nie uważamy, że te warunki są dojrzałe w zbyt wielu miejscach na świecie.” Więc nie jesteśmy gotowi na scenariusz Monthy Python w najbliższym czasie.

Drzewo genealogiczne dżumy dymieniczej rzuca światło na ryzyko nowych epidemii