Zaraza jest jednym z najbardziej znanych zabójców w historii, ale wygląda na to, że nie doceniliśmy jej strasznej liczby ofiar. Dowody DNA sugerują, że bakterie wywołujące zarazę zainfekowały ludzi tysiące lat wcześniej niż wcześniej sądzono i prawdopodobnie spowodowały niezliczoną liczbę zgonów.
powiązana zawartość
- Zapytaj Smithsoniana: Czy świat ma się powtórzyć w następnej epidemii?
- Zobacz, jak plaga przetoczyła się przez Londyn
- Pandemia zarazy mogła być spowodowana przez klimat, a nie szczury
Badanie genomu ujawnia również wiele informacji na temat ewolucji dżumy od stosunkowo łagodnej bakterii do skutecznego zabójcy, który siałby spustoszenie na całym świecie.
Trzy niszczycielskie wybuchy zostały wcześniej powiązane z zarazą dzięki zapisom historycznym i badaniom DNA. Pierwsza pandemia rozpoczęła się od zarazy Justyniana około 541 rne i zabiła do 100 milionów ludzi. Druga pandemia objęła XIV-wieczną Czarną Śmierć, odpowiedzialną za zabicie około 30 do 50 procent Europejczyków. Trzecia pandemia, która wybuchła w Chinach w latach 50. XIX wieku, trwała do połowy XX wieku.
Ale kiedy naukowcy zsekwencjonowali DNA z zębów ludzi z epoki brązu z Eurazji, odkryli genetyczne oznaki bakterii wywołującej dżumę, Yersinia pestis, u 7 na 101 badanych osobników. Oznacza to, że zaraza zaraża ludzi co najmniej 4800 lat temu - jakieś 3300 lat wcześniej niż wiadomo z zapisu historycznego.
Zespół zauważył również, że w tych wczesnych stuleciach bakteria nie nabyła jeszcze drobnych, ale kluczowych mutacji genetycznych, które doprowadziły do powstania legendarnych plag.
„Bakteria dżumy jest bardzo podobna do jej przodka, bakterii Y. pseudotuberculosis”, wyjaśnia współautor Simon Rasmussen z duńskiego Uniwersytetu Technicznego. „Ale ten przodek nie jest tak szkodliwy. Jeśli jesz, poczujesz się źle, ale nie umrzesz z tego powodu. Jak więc bakteria, która jest szkodliwa, ale nie śmiertelnie niebezpieczna, może przekształcić się w jedną z najbardziej śmiercionośnych, jakie kiedykolwiek istniały dla ludzi? ”
Historyczne pandemie zarazy, takie jak Czarna Śmierć, rozprzestrzeniły się głównie, gdy ludzie dzielili bliską dzielnicę ze szczurami niosącymi zainfekowane pchły. Kiedy pchła pije krew zarażonego zwierzęcia, bakterie zarazy dostają się do jelit pcheł, gdzie nie tylko rosną, ale także blokują jelito, przez co pchła staje się wyjątkowo głodna. To zachęca pchły do sięgania i gryzienia większej liczby żywicieli, a tym samym dostarczania większej liczby bakterii zarazy.
Ofiary zarazy już w epoce żelaza zostały zainfekowane bakteriami Y. pestis, które mają gen mysiej toksyny Yersinia lub ymt, który jest niezbędny do przetrwania szkodnika w jelitach pcheł. Ale nowa analiza genów, która pojawiła się w tym tygodniu w Cell, pokazuje, że bakteriom z epoki brązu brakowało tej mutacji, co pomaga wskazać ważny moment ewolucyjny.
„Tutaj jesteśmy w stanie bezpośrednio zidentyfikować, kiedy to się stało, kiedy bakterie przeszły od niezdolności do życia w pchłach do bardzo ważnej części swojego stylu życia. To wiele mówi nam o tym, jak patogenne bakterie ewoluują w coraz bardziej niebezpieczne ”, mówi Rasmussen.
Skanujący mikrograf elektronowy pcheł. (Centra kontroli i zapobiegania chorobom) Bardziej starożytne bakterie również nie miały mutacji, która umożliwiła rozprzestrzenienie się infekcji z płuc do innych tkanek, takich jak węzły chłonne, zauważa Rasmussen.
„W tym czasie mamy do czynienia z rodzajem pośredniej plagi” - mówi. „Te szczepy z epoki brązu nie mogły powodować dżumy dymieniczej, ale spowodowały dżumę posocznicy we krwi i dżumę płucną w płucach, które można przenosić drogą powietrzną przy kichaniu lub kaszlu”.
Na początku tego roku Wyndham Lathem, mikrobiolog z Northwestern University Feinberg School of Medicine, i jego koledzy opublikowali badanie pokazujące, jak niezbyt śmiercionośne bakterie mogły stać się zarazą. Wykorzystali mysie modele zakażenia Y. pestis, aby wykazać, że bakteria mogła początkowo wywołać chorobę układu oddechowego, zanim nabyła mutacje, które wywołały dżumę dymieniczą i przenoszenie przez pchły.
„Więc podekscytowałem się czytaniem tego badania, ponieważ mamy teraz dowody potwierdzające tę hipotezę”, mówi Lathem. „Jeśli te szczepy z epoki brązu nie mogą być przenoszone przez pchły, ale zarażają ludzi, jaka jest prawdopodobna choroba? Myślę, że jest bardzo prawdopodobne, że byłaby to plaga płucna. ”
Nie oznacza to, że wersja choroby z epoki brązu była mniej niebezpieczna, dodaje Rasmussen. „Gdy zachorujesz na zarazę płucną, jest to prawie w 100% śmiertelne. Nawet dzisiaj musisz leczyć w ciągu 24 godzin, bo to po prostu do widzenia. Wtedy było to równie śmiertelnie niebezpieczne, że ludzie nawet nie wiedzieli, że zachorowali na chorobę lub skąd się wzięli. To musiało być naprawdę przerażające ”
Mimo to transmisja w powietrzu prawdopodobnie nie była w stanie wytworzyć masowych plag, których później doświadczyła historia, być może zabijając w skali wiosek, a nie między kontynentami, sugeruje David Wagner z Uniwersytetu Północnej Arizony, który ostatnio pracował nad sekwencjonowaniem genomu Y. pestis z zaraza Justyniana z VI wieku.
„Kiedy myślę o dżumie, myślę o niej jako o chorobie gryzoni i pcheł” - mówi. „Ale co oznaczał fakt, że nie miała ona przenoszenia się pcheł na zdarzenia związane z chorobami u ludzi? Prawdopodobnie oznaczało to, że było mniej powszechne i myślę, że mówi coś o znaczeniu przenoszenia pcheł podczas wielkich pandemii. ”
Widziany w marcu archeolog pracuje w masowej grobie znalezionej pod supermarketem w Paryżu, która może zawierać ofiary Czarnej Śmierci. (PHILIPPE WOJAZER / Reuters / Corbis) Rasmussen i jego koledzy wykorzystali również swoje dane, aby prześledzić zarazę do jej genetycznych korzeni. Według ich obliczeń wspólny przodek wszystkich znanych szczepów Y. pestis był częścią ludzkiej historii 5, 783 lata temu.
„Ten wiek naprawdę zbiega się z czasem, kiedy ludzie zaczynają mieszkać w miastach”, zauważa Rasmussen. „Jest to rodzaj środowiska tyglu z dużą ilością ludzi i zwierząt w domach oraz bardzo złą higieną. Ludzie długo myśleli, że to środowisko mogło w pewnym sensie pomóc w rozpoczęciu rozwoju wielu z tych bardzo zakaźnych chorób ludzkich ”.
Dalsze śledzenie osi czasu ewolucji dżumy może ujawnić, czy choroba była zaangażowana w historyczne migracje ludzi. Na przykład niedawne badanie genomiki populacji Eurazjatów z epoki brązu przeprowadzone przez wielu tych samych autorów ujawniło dynamiczny okres migracji na dużą skalę, który pomógł ukształtować obecną demografię zarówno w Europie, jak i Azji.
„Czy napływ ludzi może wywołać chorobę? A może ludzie uciekli przed chorobą? ”, Pyta Rasmussen.„ Oczywiście nie możemy obecnie nic na to udowodnić, ale możemy wysunąć teorię, że plaga była zaangażowana w te migracje ”.
A ponieważ ewolucja chorób jest w toku, tego rodzaju badania są interesujące poza wydarzeniami historycznymi, dodaje Lathem.
„Wciąż dowiadujemy się, że niewielkie zmiany genetyczne mogą mieć ogromny wpływ na ludzkie zdrowie i choroby”, mówi. „Mamy tutaj bakterię, która była w stanie zarazić ludzi znacznie wcześniej, niż nam się wydawało, ale brakowało kilku kluczowych czynników, które mogły ograniczyć jej rozprzestrzenianie się na mniejsze populacje. Ale potem wybiera tylko jeden gen i kilka mutacji i nagle przeszliśmy od małych lokalnych epidemii do globalnych infekcji pandemicznych. ”
Dla Lathem jest to naprawdę ważna wiadomość na wynos: „Być może niektóre choroby, na przykład Ebola, mogą uzyskać nowy gen lub kawałek DNA, a następnie rozprzestrzenić się w powietrzu, a nie tylko przez płyny ustrojowe. W tego rodzaju przykładzie mielibyśmy wtedy znacznie większy problem. ”
