Ті, хто вижив після «Чорної смерті», передали нащадкам гени стійкості до чуми, однак за це доводиться дорого.
"Чорна смерть" - знову і знову
«Чорна смерть», або пандемія бубонної чумиXIV століття, викликана бактерією Yersinia pestis, забрала життя від 30 до 50% населення Європи всього за п'ять років. Після на континенті спостерігалися спалахи захворювання кожні кілька років. І все ж кожна наступна несла менше життів, ніж попередня. Вчені довго не могли зрозуміти чому.
Чумна паличка (Yersinia pestis) - вид грамнегативних бактерій з родини Yersiniaceae. Інфекційний агент бубонної чуми, також може викликати чумну пневмонію і септичну чуму.
Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH
Згідно з однією з теорій, рівень смертностізнизився через еволюційні зміни бактерії Y. pestis або розвинених європейських культурних звичаїв, пов'язаних з гігієною. Однак поліпшення виживання могло з'явитися і в результаті швидкого відбору, викликаного пандемією. Згідно з припущенням вчених, в цьому сценарії люди з генами стійкості до чуми виживали частіше і, таким чином, передавали їх наступному поколінню з більшою швидкістю.
Перевірка ідеї
Щоб перевірити цю гіпотезу, експерти зібрали понад 500 зразків ДНК з останків людей, які померли до, під час або невдовзі після того, як «Чорна смерть» охопила Англію та Данію.
Для аналізу дослідники витягли ДНКз останків, похованих в лондонських чумних ямах Іст-Смітфілд. Це цвинтар площею приблизно 2 га, який використовували для масових поховань між 1348 і 1350 роками. Вони зібрали 318 зразків з Смітфілда та інших місць Лондона, а також 198 зразків з п'яти місць в Данії. ДНК отримали від людей, які померли за 500 років до початку «Чорної смерті» і до 450 років після її закінчення. Причому багато з цих зразків взяли у людей, які були в «епіцентрі подій».
Експеримент із частинами гена
ДНК виявилася сильно деградована і змішаназ іншою ДНК навколишнього середовища, в тому числі залишеної мікробами. Тому біологи вивчили лише невеликі його ділянки. Вони зосередилися приблизно на 350 специфічних генах, які беруть участь у роботі імунної системи, а також приблизно на 500 ширших областях геному, раніше пов'язаних з імунними порушеннями.
Серед генів, пов'язаних з імунітетом,команда виділила 245 генних варіантів — тобто специфічних «ароматів» різних генів. Їх особливість у тому, що вони особливо сильно поширилися у лондонців після початку пандемії. Чотири з них виявили в зразках з Данії.
За словами вчених, широкий спектр генів працюєразом, щоб викликати імунну відповідь проти патогенів, таких як Y. pestis. З цього випливає, що багато з цих генів підпадуть під дію природного відбору під час пандемії. Крім того, зразки з Англії та Данії можуть відрізнятися різними моделями мінливості цих генів.
Використовуючи ДНК, витягнуту із зубів людей, що померли до і під час пандемії чуми, дослідники виявили генетичні відмінності.
Зображення надане Меттом Кларком/Університет Макмайстра
Щоб з'ясувати, чи захищають зазначені гени людейвід чуми і яким чином вони зібрали імунні клітини, відомі як макрофаги, у живих людей. Біологи проаналізували їх генетичний склад, а потім піддали клітини впливу Y. pestis у чашках Петрі.
"Червоний прапор" для імунітету
Один ген - ERAP2 - виявився ключовою зброєю варсеналі імунних клітин Принаймні, у чашках Петрі макрофаги, що несуть дві копії версії ERAP2, вбивали Y. pestis більш ефективно, ніж макрофаги з однією копією варіанта гена або без неї. ERAP2 містить інструкції зі створення білка, який допомагає імунним клітинам відображати на своїй поверхні частинки таких чужорідних загарбників, як бактерії. Це піднімає «червоний прапор» для інших імунних клітин, закликаючи їх допомогти у боротьбі з вірусом.
Макрофаги також виділяють речовини, які називаютьсяцитокінами, щоб згуртувати імунну систему для боротьби з патогенами. Виявилося, що набір цитокінів, що виділяються клітинами, варіюється в залежності від того, які версії гена ERAP2 вони несуть.
За все треба платити
Постчумна версія ERAP2 справді даланосіям перевага перед «Чорною смертю», хоча дослідження в лабораторних чашках не повністю відображають те, що відбувається з людиною в реальному житті, підкреслюють вчені.
І все ж, цей захист від чуми міг дорого.коштувати. Згідно зі звітом журналу Clinical and Translational Gastroenterology, версія ERAP2, яка захищає від Y. pestis є відомим фактором ризику хвороби Крона. Автори дослідження відзначили, що інші генетичні варіанти, зазначені в новому дослідженні, пов'язані з підвищеним ризиком аутоімунних захворювань, включаючи ревматоїдний артрит і вовчак.
Однак під час пандемії це було неважливо,наголошують вчені. «Терміновість пандемії зробила компроміс неминучим», — пояснюють вони в коментарі до статті в журналі Nature. Подібні компроміси, ймовірно, були і в час інших історичних спалахів, до і після «Чорної смерті». Відлуння цих подій все ще можна спостерігати в ДНК сучасних людей.
Читати далі:
НАСА розкрило походження Хаумеї — найзагадковішої планети Сонячної системи
Живі організми зробили Марс непридатним для проживання.
Печінка може працювати понад 100 років: вчені розповіли, як це можливо