Оцелелите от Черната смърт са предали гени за устойчивост на чума на своите потомци, но това идва на висока цена
"Черната смърт" - отново и отново
Черната смърт или пандемията от бубонна чума от 14-ти век , причинена от бактерията Yersinia pestis, убива 30 до 50% от населението на Европа само за пет години.Оттогава континентът е виждал огнища на всеки няколко години, но всеки следващ е отнел по-малко животи от предишния .Дълго време учените не можеха да разберат защо.
Чумният бацил (Yersinia pestis) е вид грам-отрицателни бактерии от семейство Yersiniaceae.бубонна чума, също може да причини чума пневмония и септична чума.
Роки планина лаборатории, NIAID, NIH
Според една теория смъртността е намаляла поради еволюционни промени в бактерията Y.Подобренията в преживяемостта обаче може да са резултат и от бързия естествен подбор, причинен от пандемията.В този сценарий хората с гени за устойчивост на чума оцеляват по-често и по този начин ги предават на следващото поколение с по-бързи темпове.
Утвърждаване на идеята
За да проверят тази хипотеза, експертите събраха повече от 500 ДНК проби от останките на хора, починали преди, по време или малко след като Черната смърт премина през Англия и Дания.
За анализ изследователите са извлекли ДНК от останки, погребани в чумните ями в Източен Смитфийлд в Лондон.Това е гробище от около 2 хектара, което е било използвано за масови гробове между 1348 и 1350 година.Те събраха 318 проби от Смитфийлд и другаде в Лондон, както и 198 проби от пет местаВ Дания ДНК идва от хора, които са починали 500 години преди Черната смърт и преди 450 години И много от тези проби са взети от хора, които са били в "епицентъра на събитията".
Експериментирайте с части от ген
ДНК е силно разградена и смесена с друга ДНК от околната среда, включително тази, оставена от микробите.Те се фокусират върху около 350 специфични гени, които участватв имунната система, както и около 500 по-широки области на генома , свързани преди това с имунни нарушения.
Сред гените, свързани с имунитета, екипът идентифицира 245 генни варианта - т.е . специфични "аромати" на различни гени.Тяхната особеност е, че те са особено разпространени сред лондончани от началото на пандемията .Четири от тях са открити в проби от Дания.
Учените казват, че работят широк набор от генизаедно, за да предизвикат имунен отговор срещу патогени като Y. pestis. Това предполага, че много от тези гени ще бъдат обект на естествен подбор по време на пандемията. В допълнение, пробите от Англия и Дания може да имат различни модели на вариации в тези гени.
Използвайки ДНК, извлечена от зъбите на хора, починали преди и по време на пандемията от чума, изследователите откриха генетични различия.
Изображението е предоставено с любезното съдействие на Matt Clark/McMaster University
За да разберете дали маркираните гени защитават хоратаот чумата и как, те събраха имунни клетки, известни като макрофаги от живи хора. Биолозите анализираха техния генетичен състав и след това изложиха клетките на Y. pestis в петриеви панички.
„Червено знаме“ за имунитета
Един ген - ERAP2 - се оказа ключово оръжие варсенал от имунни клетки. Поне в паничките на Петри макрофагите, носещи две копия на версията ERAP2, са убили Y. pestis е по-ефективен от макрофагите с или без едно копие на генния вариант. ERAP2 съдържа инструкции за създаване на протеин, който помага на имунните клетки да показват частици от чужди нашественици като бактерии на тяхната повърхност. Това повдига "червен флаг" за други имунни клетки , призовавайки ги да помогнат в борбата с вируса.
Макрофагите отделят и вещества, т.нарцитокини, за да обединят имунната система да се бори с патогените. Оказва се, че наборът от цитокини, секретирани от клетките, варира в зависимост от това кои версии на гена ERAP2 носят.
Трябва да платите за всичко
Версията след чумата на ERAP2 наистина даденосителите имат предимство пред Черната смърт, въпреки че изследванията в лабораторни съдове не отразяват напълно какво се случва с човек в реалния живот, подчертават учените.
И все пак тази защита от чумата може да бъде скъпацена. Според доклад в Journal of Clinical and Translational Gastroenterology, версията на ERAP2, която предпазва от Y. pestis е известен рисков фактор за болестта на Crohn. Авторите на изследването отбелязват, че други генетични варианти, отбелязани в новото проучване, са свързани с повишен риск от автоимунни заболявания, включително ревматоиден артрит и лупус.
По време на пандемията обаче това нямаше значение,подчертават учените. „Неотложността на пандемията направи компромиса неизбежен“, обясняват те в коментар към статията в Nature. Подобни компромиси вероятно са се случили по време на други исторически огнища, преди и след Черната смърт. Ехото от тези събития все още може да се види в ДНК на съвременните хора.
Прочетете още:
НАСА разкри произхода на Хаумеа - най-загадъчната планета в Слънчевата система
Живите организми са направили Марс необитаем
Черният дроб може да работи повече от 100 години: учени разказаха как е възможно това