Læs genomet af pestebacillus fra tiden for den "svarte død" • Barbara Vedenina • Videnskabsnyheder om "Elements" • Genetik, Medicin

Læs genomet af pestebacillus fra tidspunktet for “Black Death”

"Sort død". Illustration fra Toggenburg Bibelen, 1411 Billede fra en.wikipedia.ru

Teknologiske fremskridt i sekventeringen af ​​gammelt DNA har allerede nået et sådant niveau, som giver dig mulighed for at udforske næsten komplette genomer af gamle organismer. Biologer fra Canada, Tyskland og USA rekonstruerede genomet af den gamle pestebacillus (Yersinia pestis) fra ofrene for pandemien af ​​pesten 1346-1353, kaldet "Black Death". Sammenligning af genomet af det gamle Y. pestis med genomerne af bakterier fra moderne stammer afslørede ingen signifikante forskelle i nukleotidsekvenserne. Dette tyder på, at forskellene i forekomsten og spredningen af ​​sygdommen under "Black Death" og under den tredje pandemi ved XIX-XX-århundreders omgang ikke kan forklares ved genetiske ændringer af bakteriestammen.

Den anden pestepidemi fra 1346-1353, kendt som "Black Death", slog ifølge forskellige estimater fra 30 til 50% af Europas befolkning. Spredningshastigheden og dødelighedsprocenten i den svarte dødsperiode var signifikant højere end i løbet af den tredje pandemi, der opstod i slutningen af ​​XIX – tidlige XX århundreder. "Black Death" var et meget højt verdensarrangement, så mange dokumenter har overlevet, hvoraf de forfærdelige detaljer om denne pandemi er kendt.

Pestens årsagsmiddel er en gram-negativ bakterie (se gramnegative bakterier) Yersinia pestiseller pestestav. I sputum kan pesten på pesten vare op til 10 dage på linned og tøj, der er farvet med patientens sekret, det varer i uger. Loppe er en naturlig bærer af pesten. Xenopsilla cheopis (Southern Rat Loppe), parasitisk på gnavere. I organs epizooti på grund af gnagernes massedød overføres insekter til andre værter, nogle gange ikke kun pattedyr. En loppe kan gå uden mad i op til seks uger, og en sort rotte, en af ​​de naturlige værter af en loppe, skelnes af stor udholdenhed. Både loppe og gnaver er i stand til at rejse lange afstande i bagage eller fødevareforsyninger. Alle disse funktioner bidrager til den hurtige spredning af sygdommen over et stort område.

De to mest almindelige former for pest er kendt – buboniske og pulmonale. Patogenet trænger gennem hudskader på grund af loppebid. Så når det lymfeknuderne, hvor det begynder at formere sig hurtigt. Bubo (forstørret hævet lymfeknude) fremkommer på sygdommens anden dag. Andre symptomer på sygdommen er svær hovedpine, høj feber med kulderystelser, et skyllet ansigt, som derefter mørkner, mørke cirkler fremstår under øjnene, hvorfra sygdommen kaldes den "sorte død".Pestens pulmonale form forekommer som følge af en komplikation af bubonformen eller ved luftbåren infektion.

Forskellige forskere har bemærket forskellen i sygdomsforløbet og karakteristika for dets spredning mellem "Black Death" og den tredje pandemi. For det første var buboes, der var placeret i XIX-XX århundrede, normalt på deres fødder, hvilket er ret logisk (loppen kommer til den nederste del af kroppen hurtigere), i løbet af den svarte dødsperiode, der ofte ligger på nakken eller bag ørerne. Under "Black Death" -perioden blev specielle symptomer på sygdommen noteret, især gangrenøs betændelse i halsen og lungerne, alvorlig smerte i hjerteområdet, hemoptysis og hematemese og en tung lugt fra patienter, som ikke blev registreret under den tredje pandemi. Den primære form af sygdommen i XIV århundrede, især i det nordlige Europa, var lungform, mens den tredje epidemi ikke oversteg procentdelen af ​​patienter med lungelæsioner på over 15-25%. Pesten er normalt forfulgt af rottenes massedød, men der er ikke noget lignende i dokumenter fra det XIV århundrede. På samme tid, ifølge beregningerne af forskerne, med dødeligheden, som kronikerne taler om, skulle bunker af døde rotter bogstaveligt talt rode gaderne og nå knæet til en voksen.

Hvorfor er disse pandemier så forskellige? En årsag kan være forskellene i selve pestpatogenet. Y. pestis, som kunne have ændret sig i 660 år mellem anden og tredje pandemi. For at forstå, om der er sket væsentlige genetiske forandringer i bakterierne i løbet af denne tid, ville det være nødvendigt at sammenligne genomerne af den moderne pestebacillus og det gamle patogen. Dette er, hvad biologer har gjort fra universiteterne i Ontario (Canada), Tübingen og Leipzig (Tyskland), South Carolina, Texas og Pennsylvania (USA), som offentliggjorde det første udkast til genomet af det gamle patogen.

Y. pestis forskellig fra andre medlemmer af slægten Yersiniaisær hans nære slægtninge Y. pseudotuberculosis, tilstedeværelsen af ​​to plasmider – pMT1 og pPCP1. De koder for proteiner, der fremmer overførslen af ​​bakterier til loppen og sikrer infektion af værtsceller. Tilstedeværelsen af ​​disse plasmider hjalp med at identificere pesten bacillus i de dødes rester fra en grav på East Smithfield Black Death Cemetery i London. I alt 46 tænder og 53 knogler blev undersøgt, med det resultat at vi var i stand til helt at dechifrere genomet Y. pestis af de fire tænder, som tilhørte henholdsvis de fire ofre for den svarte død.Forfatterne har gjort et fantastisk arbejde med at genoprette gamle DNA. Phylogenetiske træer blev bygget ud fra en analyse af 1694 variable nukleotidstillinger af genomerne af ofrene for den svarte død og 17 forskellige stammer. Y. pestistilgængelig i databasen (figur 1).

Fig. 1. Filogenetiske relationer og historisk sammenhæng vist for belastning Y. pestis fra East Smithfield gravsten. Unrooted (en) og forankret (b) træer bygget på grundlag af sammenligninger af 1694 informative stillinger af genomet Y. pestis. Farvede cirkler betegne forskellige skatte, grå cirkler – hypotetisk forgrening For (b) angav tidspunktet for divergens i kalenderår og markerede støtten, beregnet ved metoden til at kombinere naboer (blå kursiv) og den bayesiske metode (blå). Grå rektangel udpeget patogene for mennesker stammer. (c) Den geografiske oprindelse af de stammer, der anvendes i (og) og (b). (d) Kort over "Black Death" i Europa i perioden fra 1346 til 1353. Billede fra artiklen i diskussion natur

Fylogenetiske rekonstruktioner viser, at agens af "sorte død" genetisk meget tæt på forfader til alle patogene stammer af Yersinia pestis, den eksisterede.Sekvenserne af de tre ofre for den svarte død adskiller sig kun fra ham ved to nukleotidsubstitutioner, og det fjerde offer blev inficeret med en stamme indeholdende tre flere substitutioner. Dette kan indikere enten tilstedeværelsen af ​​flere stammer under den anden pandemi eller mikroevolutionære ændringer inden for samme stamme, som ikke er ualmindelige i perioder med epidemier. Alle fire stammer var tættere på gren 1 af andre kendte stammer. Y. pestisend til gren 2 (figur 1a). Molekylære timer estimerer forfædrenes alder af alle nuværende kendte patogene stammer af pestbacillussen mellem 668 og 729. (1289-1343, figur 1b), hvilket er meget mindre end tidligere antaget.

Desuden antyder den samme undersøgelse, at den forårsagende agent for Justinian's pest, den første pandemi, der raste i perioden 531-750, var meget forskellig fra alle kendte patogene stammer Y. pestis. Formentlig adskiller den ikke-patogene stamme B42003004, isoleret fra den kinesiske marmotpopulation, fra stammerne fra ofrene for den svarte død ved kun otte nukleotidsubstitutioner, medens den nøjagtigt ikke-patogene stamme Microtus 91001 afviger fra dem 113 substitutioner. At dømme efter det fylogenetiske træ var den retfærdige agens for Justinian's pest genetisk et sted i midten.

Sammenfattende viser denne undersøgelse, at pestpatogenet har udviklet sig meget lidt over 660 år. Følgelig skyldes patogenens forøgede virulens under den anden pandemi ikke mikroorganismernes egenskaber, men til andre faktorer, især miljømæssige. Det 14. århundrede var præget af en dramatisk klimaændring: koldt vejr indstillet, perioder med høj luftfugtighed vekslet med tørke. Jordskælv og oversvømmelser forekom mange steder i både Europa og Asien. Flere locust invasioner ødelagte lande. Som følge heraf førte sult og sygdom til en svækkelse af immunsystemet. I Europa er udbrud af kopper og spedalter udbrudt. Socioøkonomiske faktorer, såsom den forfærdelige sanitet i byer og den absolutte mangel på personlig hygiejne i XIV århundrede bidrog også til pestens udbredelse.

Den tredje pandemi var lettere end den anden, tilsyneladende på grund af, at den genetiske sammensætning af befolkningen i Europa er ændret. Den "sorte død" tog til graven mindst en tredjedel af Europas befolkning og tog således de mest følsomme individs hænder til patogenet.

Kilde: Kirsten I. Bos, Verena J. Schuenemann, G. Brian Golding, Hernán A.Burbano, Nicholas Waglechner, et al. Et udkast til genom af Yersinia pestis fra ofre for den sorte død natur. V. 478, s. 506-510.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: