Överlevande från den svarta döden förde vidare gener för resistens mot pesten till sina ättlingar, men det kostar pengar
"Black Death" - igen och igen
"Black Death", eller böldpest-pandeminXIV-talet, orsakat av bakterien Yersinia pestis, krävde livet för 30 till 50% av den europeiska befolkningen på bara fem år. Efteråt observerades utbrott av sjukdomen på kontinenten med några års mellanrum. Och ändå krävde varje efterföljande färre liv än den föregående. Forskare under lång tid kunde inte förstå varför.
Pestbacill (Yersinia pestis) är en typ av gramnegativa bakterier från familjen Yersiniaceae. Smittämnet för böldpest kan också orsaka pestlunginflammation och septikemisk pest.
Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH
Enligt en teori, dödlighetenminskat på grund av evolutionära förändringar i bakterien Y. pestis eller utvecklade europeiska kulturella metoder relaterade till hygien. Men förbättringen av överlevnad kan också bero på ett snabbt naturligt urval orsakat av pandemin. Forskare antar att i detta scenario överlevde personer med gener för pestresistens oftare och förde dem därmed vidare till nästa generation i högre takt.
Idévalidering
För att testa denna hypotes samlade experter in mer än 500 DNA-prover från kvarlevorna av människor som dog före, under eller strax efter att digerdöden svepte genom England och Danmark.
Forskarna extraherade DNA för analys.från kvarlevorna begravda i Londons pestgropar i East Smithfield. Detta är en kyrkogård på cirka 2 hektar, som användes för massgravar mellan 1348 och 1350. De samlade in 318 prover från Smithfield och andra platser i London, samt 198 prover från fem platser i Danmark. DNA erhölls från människor som dog 500 år innan digerdöden började och upp till 450 år efter dess slut. Dessutom togs många av dessa prover från människor som befann sig i "händelsernas epicentrum".
Experimentera med delar av en gen
DNA:t visade sig vara mycket nedbrutet och blandatmed annat miljö-DNA, inklusive det som lämnats av mikrober. Därför studerade biologer bara små områden av det. De fokuserade på cirka 350 specifika gener som är involverade i immunsystemet, såväl som cirka 500 bredare genomiska regioner som tidigare associerats med immunsjukdomar.
Bland generna som är associerade med immunitet,Teamet identifierade 245 genvarianter - det vill säga specifika "smaker" av olika gener. Deras egenhet är att de spred sig särskilt starkt bland Londonbor efter pandemins början. Fyra av dem hittades i prover från Danmark.
Ett brett spektrum av gener fungerar, säger forskaretillsammans för att utlösa ett immunsvar mot patogener som Y. pestis. Detta tyder på att många av dessa gener kommer att bli föremål för naturligt urval under pandemin. Dessutom kan proverna från England och Danmark ha olika variationsmönster i dessa gener.
Med hjälp av DNA extraherat från tänderna på människor som dog före och under pestpandemin fann forskarna genetiska skillnader.
Bild med tillstånd av Matt Clark/McMaster University
För att ta reda på om de flaggade generna skyddar människorfrån pesten och hur de samlade immunceller som kallas makrofager från levande människor. Biologer analyserade deras genetiska sammansättning och exponerade sedan cellerna för Y. pestis i petriskålar.
"Röd flagga" för immunitet
En gen - ERAP2 - visade sig vara ett nyckelvapen iarsenal av immunceller. Åtminstone i petriskålar dödade makrofager med två kopior av ERAP2-versionen Y. pestis är effektivare än makrofager med eller utan en kopia av genvarianten ERAP2 innehåller instruktioner för att göra ett protein som hjälper immunceller att visa partiklar av främmande inkräktare som bakterier på sin yta. Detta höjer en "röd flagga" för andra immunceller , och uppmanar dem att hjälpa till att bekämpa viruset.
Makrofager utsöndrar också ämnen som kallascytokiner för att samla immunsystemet för att bekämpa patogener. Det visar sig att uppsättningen av cytokiner som utsöndras av celler varierar beroende på vilka versioner av ERAP2-genen de bär på.
Du måste betala för allt
Postpestens version av ERAP2 gav verkligenbärare har en fördel framför digerdöden, även om studier i laboratorierätter inte helt återspeglar vad som händer med en person i verkligheten, betonar forskare.
Och ändå kan detta skydd mot pesten bli dyrtkosta. Enligt en rapport i Journal of Clinical and Translational Gastroenterology, versionen av ERAP2 som skyddar mot Y. pestis är en känd riskfaktor för Crohns sjukdom. Studieförfattarna noterade att andra genetiska varianter som noteras i den nya studien är associerade med en ökad risk för autoimmuna sjukdomar, inklusive reumatoid artrit och lupus.
Men under pandemin spelade detta ingen roll,forskare betonar. "Pandemins brådska gjorde en kompromiss oundviklig", förklarar de i en kommentar till Nature-artikeln. Liknande kompromisser inträffade sannolikt under andra historiska utbrott, före och efter digerdöden. Ekon av dessa händelser kan fortfarande ses i moderna människors DNA.
Läs mer:
NASA avslöjade ursprunget till Haumea - den mest mystiska planeten i solsystemet
Levande organismer har gjort Mars obeboelig
Levern kan arbeta i mer än 100 år: forskare berättade hur detta är möjligt