Preživjeli od crne smrti svojim su potomcima prenijeli gene za otpornost na kugu, ali to ima svoju cijenu
"Crna smrt" - opet i opet
"Crna smrt", ili pandemija bubonske kugeXIV. stoljeća, uzrokovan bakterijom Yersinia pestis, u samo pet godina odnio je živote 30 do 50% europskog stanovništva. Nakon toga, izbijanja bolesti opažena su na kontinentu svakih nekoliko godina. Pa ipak, svaki sljedeći odnosio je manje života od prethodnog. Znanstvenici dugo nisu mogli razumjeti zašto.
Bacil kuge (Yersinia pestis) vrsta je gram-negativnih bakterija iz porodice Yersiniaceae. Uzročnik bubonske kuge također može uzrokovati kužnu upalu pluća i septikemijsku kugu.
Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH
Prema jednoj teoriji stopa smrtnostismanjio zbog evolucijskih promjena bakterije Y. pestis ili razvijene europske kulturne prakse vezane uz higijenu. Međutim, poboljšanje u preživljavanju također bi moglo biti posljedica brze prirodne selekcije uzrokovane pandemijom. Znanstvenici pretpostavljaju da su u ovom scenariju ljudi s genima otpornosti na kugu češće preživljavali i tako ih prenosili sljedećoj generaciji u većoj stopi.
Provjera valjanosti ideje
Kako bi provjerili ovu hipotezu, stručnjaci su prikupili više od 500 uzoraka DNK iz ostataka ljudi koji su umrli prije, tijekom ili nedugo nakon što je crna smrt zahvatila Englesku i Dansku.
Istraživači su izdvojili DNK za analizu.od ostataka pokopanih u londonskim East Smithfield jamama kuge. Riječ je o groblju površine cca 2 ha, koje je između 1348. i 1350. godine korišteno za masovne grobnice. Prikupili su 318 uzoraka iz Smithfielda i drugih mjesta u Londonu, kao i 198 uzoraka s pet mjesta u Danskoj. DNK je dobiven od ljudi koji su umrli 500 godina prije početka crne smrti i do 450 godina nakon njenog završetka. Štoviše, mnogi od tih uzoraka uzeti su od ljudi koji su bili u “epicentru događaja”.
Eksperimentirajte s dijelovima gena
Pokazalo se da je DNK jako degradiran i pomiješans drugom DNK iz okoliša, uključujući onu koju su ostavili mikrobi. Stoga su biolozi proučavali samo njegova mala područja. Usredotočili su se na oko 350 specifičnih gena koji su uključeni u imunološki sustav, kao i na oko 500 širih genomskih regija prethodno povezanih s imunološkim poremećajima.
Među genima povezanim s imunitetom,Tim je identificirao 245 varijanti gena - to jest, specifične "okuse" različitih gena. Njihova je posebnost što su se posebno snažno proširile među Londončanima nakon početka pandemije. Četiri su pronađena u uzorcima iz Danske.
Širok raspon gena djeluje, kažu znanstvenicizajedno kako bi pokrenuli imunološki odgovor protiv patogena kao što je Y. pestis. To sugerira da će mnogi od ovih gena biti podložni prirodnoj selekciji tijekom pandemije. Osim toga, uzorci iz Engleske i Danske mogu imati različite obrasce varijacija u tim genima.
Koristeći DNK ekstrahiranu iz zuba ljudi koji su umrli prije i tijekom pandemije kuge, istraživači su pronašli genetske razlike.
Slika ljubaznošću Matt Clark/McMaster University
Da saznamo štite li označeni geni ljudeod kuge i kako, prikupili su imunološke stanice poznate kao makrofagi od živih ljudi. Biolozi su analizirali njihovu genetsku strukturu i zatim izložili stanice Y. pestis u Petrijevim zdjelicama.
"Crvena zastava" za imunitet
Pokazalo se da je jedan gen - ERAP2 - ključno oružjearsenal imunoloških stanica. Barem u petrijevim zdjelicama, makrofagi koji nose dvije kopije verzije ERAP2 ubili su Y. pestis je učinkovitiji od makrofaga sa ili bez jedne kopije varijante gena. ERAP2 sadrži upute za stvaranje proteina koji pomaže imunološkim stanicama prikazati čestice stranih napadača kao što su bakterije na svojoj površini. To podiže "crvenu zastavu" za druge imunološke stanice , pozivajući ih da pomognu u borbi protiv virusa.
Makrofagi izlučuju i tvari tzvcitokina kako bi se imunološki sustav borio protiv patogena. Ispostavilo se da skup citokina koje luče stanice varira ovisno o tome koje verzije gena ERAP2 nose.
Sve moraš platiti
Verzija ERAP2 nakon kuge stvarno je dalaprijenosnici imaju prednost u odnosu na crnu smrt, iako istraživanja u laboratorijskim posudama ne odražavaju u potpunosti ono što se čovjeku događa u stvarnom životu, naglašavaju znanstvenici.
Pa ipak, ova zaštita od kuge mogla bi biti skupatrošak. Prema izvješću u Journal of Clinical and Translational Gastroenterology, verzija ERAP2 koja štiti od Y. pestis je poznati faktor rizika za Crohnovu bolest. Autori studije istaknuli su da su druge genetske varijante zabilježene u novoj studiji povezane s povećanim rizikom od autoimunih bolesti, uključujući reumatoidni artritis i lupus.
Međutim, tijekom pandemije to nije bilo važno,naglašavaju znanstvenici. “Zbog hitnosti pandemije kompromis je bio neizbježan”, objašnjavaju u komentaru na članak Nature. Slični kompromisi vjerojatno su se dogodili tijekom drugih povijesnih izbijanja, prije i nakon Crne smrti. Odjeci tih događaja još uvijek se mogu vidjeti u DNK modernih ljudi.
Čitaj više:
NASA je otkrila podrijetlo Haumee - najtajanstvenijeg planeta Sunčevog sustava
Živi organizmi učinili su Mars nenastanjivim
Jetra može raditi više od 100 godina: znanstvenici su rekli kako je to moguće