Oversøisk infektion • Sergey Glagolev • Populære videnskabsopgaver på "Elements" • Biologi

Oversøisk infektion

opgave

Indtil for nylig var der diskussioner om, hvorvidt tropisk malaria er en endemisk (lokal) sygdom for Sydamerika eller om det blev bragt fra Afrika sammen med sorte slaver. Tror du hvilke Data kan bruges til at løse denne tvist?


Tip 1

Nu anses denne tvist for at blive løst. Tænk på hvilke data (opnået ved hjælp af nye metoder) dukkede op i de sidste 20 år og tilladt os at bringe denne tvist til ophør.


Tip 2

slags Plasmodium (patogener af malaria) indeholder omkring 200 arter, hvoraf fem er parasitære på mennesker, og resten på andre hvirveldyrsarter. Tropisk malaria, der henvises til i problemet, forårsaget af en af ​​typen af ​​plasmodium. Mange mygtyper kan tolerere menneskelig malaria. Anopheles. Overvej hvordan du kan bruge disse oplysninger til at finde en tilgang til at løse vores problem.


beslutning

I dag er tropisk malaria (hvis forårsagende middel er Plasmodium falciparum) i mange områder i Sydamerika er selvfølgelig en endemisk (eller endemisk) sygdom, det vil sige, den vedvarer i lokale befolkninger uden tilstrømning af eksterne patienter. Jeg håber, det var tydeligt fra betingelsen om, at malaria indtrængte i Sydamerika: skete det efter europæernes opdagelse af den nye verden og begyndelsen af ​​slavehandelen eller før disse begivenheder?

Alle mener, at fødestedet for tropisk malaria er Afrika. Dette understøttes af mange fakta.

1. Nærmeste nærmeste Plasmodium falciparum P. reichenowi – parasit af afrikanske store aber. Desuden viste det sig for nylig, at P. falciparum parasitterer gorillaer, chimpanser og bonobos. Andre primater er ikke kendt for at være syge med naturen i disse "humanoide" typer af malaria (se figur 1).

Fig. 1. Forenklet fylogenetisk træ af nogle typer af plasmodier. Vores helt, P. falciparum, kan inficere ikke kun mennesker og gorillaer, men også chimpanser og bonobos. På afrikanske aber, som det viste sig, er flere tætte arter af plasmodier parasitære. Tæt forhold P. falciparum med patogener af aviær malaria bekræftes ikke af aktuelle data. Billede fra nature.com

2. Genetisk mangfoldighed af menneskelige linjer P. falciparum (som folkens genetiske mangfoldighed) er størst i Afrika og falder gradvist med afstand fra det. Normalt er den største genetiske mangfoldighed karakteristisk for en arts oprindelsessted, hvor den eksisterer i længst tid (selvom andre faktorer selvfølgelig kan påvirke det).

3. Mange skadelige mutationer, der beskytter heterozygotiske bærere fra tropisk malaria, når højfrekvenser i Afrika og / eller nærmeste Asien-regioner. Det betyder også, at denne sygdom også længe har handlet som en vigtig selektionsfaktor.

4. Afrikanske Anopheles mygAnopheles) "Sharpened" til overførsel af malaria fra person til person, da de foretrækker folk til alle andre ofre. Deres "antropofile indeks" (sandsynligheden for at de vil bide en person ved den næste blodsugning) når 80-100%. I andre dele af verden når det normalt ikke op til 50%. Dette synes også at indikere en lang fælles udvikling af parasitten og dens to værter, myg og mennesker.

Så tropisk malaria er kommet fra Afrika til andre kontinenter. Men hvornår og hvordan trængte det ind i den nye verden? Der er grundlæggende tre hovedscenarier. Først – hun kom der fra det nordlige Eurasien under den primære migration af mennesker til Amerika. Ved første øjekast er dette scenario fantastisk – det antages, at tropisk malaria varer ikke mere end 1,5-2 år, og i løbet af en sådan tid på baggrund af et temmelig koldt klima er det usandsynligt, at patienten kommer til et område gennem Beringia, hvor anopheles kan overføre malaria. Men virkelig P. falciparum Sommetider lever i en patient i op til 10-13 år, så du kan stadig forestille dig, hvordan en inficeret person kunne rejse to eller tre tusinde kilometer langs Nordamerika vestkyst og "bringe" sit patogen til egnede transportører. Det andet meget mere sandsynlige scenarie er malariens indtrængning i Nord- eller Sydamerika under de før-colombianske transoceaniske kontakter. Endelig er den tredje mulighed for indvandring af tropisk malaria efter europæernes "opdagelse" af Amerika (og ikke kun afrikanske slaver, men også europæere selv kunne bringe det ind, da tropisk malaria var udbredt i Middelhavet).

Af en eller anden grund ønskede mange arkæologer og historikere at finde malaria i førkolumbianske Amerika (tilsyneladende som bevis på prekolumbiske kontakter med den gamle verden). Men bevis for dets tilstedeværelse var faktisk meget lidt. I nogle værker blev der dog rapporteret om tilstedeværelsen af ​​patogener af malaria (ikke tropisk) i mumierne i den pre-colombianske æra i en alder af 1700 år. De blev detekteret med antistoffer. Jeg kunne ikke finde værker der bekræfter dette ved hjælp af moderne molekylære metoder (måske en af ​​årsagerne var, at det blev sværere at studere mumier på grund af politisk korrektion).

Et andet argument – brug af cinchona bark af indianere til behandling af malaria – er meget dårligt begrundet. Europæerne lærte om quinna-træet 150-200 år efter amerikansk opdagelse, bragte jesuitterne det til Europa som et antimalarielt stof, og de opdagede måske sin antimalariale effekt. Indianerne brugte tilsyneladende barken før kontakt med europæerne. Men for hvad – er det ukendt. Det er heller ikke kendt siden da det startede – der blev ikke fundet spor af bark under udgravninger. Der er ingen omtale af et cinchona træ eller sygdomme med symptomer på malaria i de overlevende skriftlige kilder til inkaerne. Et yderligere historisk argument mod forekomsten af ​​"pre-columbian" malaria er, at europæerne lidt lidt af infektioner i den indledende periode med udviklingen af ​​Amerika. Fra de importerede infektioner, som det er kendt, døde bare den lokale befolkning. Ved udvikling af ækvatorialafrika var alt lige det modsatte: europæerne døde som fluer fra malaria og gul feber.

Måske er det vigtigste argument om tidlig indtrængning af malaria i Amerika, som kunne præsenteres indtil for nylig, det næsten fuldstændige mangel på genetiske varianter blandt lokale (indiske) etniske grupper, der øger resistens overfor malaria.Men nu plasmodiens genetik sætter en stopper for argumentet. I en nylig omfattende undersøgelse blev populationer undersøgt. P. falciparum fra forskellige dele af Afrika, hvor slaverne blev bragt fra og fra forskellige dele af Sydamerika – de steder, hvor de blev taget (se E. Yalcindag et al., 2012. Flere uafhængige introduktioner af Plasmodium falciparum i Sydamerika) Det blev fastslået, at næsten alle amerikanske befolkninger for nylig blev adskilt fra afrikanske befolkninger. Et interessant nyt resultat – at der var to skids. En linje af Plasmodia trængte fra Afrika til det tidligere spanske imperium (gennem Vestindien og det moderne Mexico og Colombia) og den anden i det tidligere portugisiske imperium til det moderne Brasilien. Der kunne ikke findes spor af gamle isolerede populationer af plasmodium. Så, stadig slaver …


efterskrift

Helt enkelt, i betragtning af videnskabernes udtalelser om sygdommens historie, kan to ekstreme holdninger skelnes fra hinanden. Ifølge den første opstod alle "menneskelige" sygdomme for nylig og blev overført til mennesker fra tamdyr under den neolithiske revolution eller endda senere. Helt konsekvent holder denne opfattelse D. Diamond i sin berømte bog "Pistoler, mikrober og stål." I en af ​​tabellerne citerer han data, hvoraf det følger, at folk angiveligt har malaria fra høns og ænder og tuberkulose og kopper fra køer.Diamanten er ikke for skyldig: i slutningen af ​​90'erne på tidspunktet for offentliggørelsen af ​​den første udgave af bogen troede mange videnskabsmænd det faktisk (selvom der var andre synspunkter, at Diamond er tavs om).

Den anden ekstrem er antagelsen om, at alle parasitter (herunder vira og bakterier) har udviklet sig sammen med deres værter. Ifølge dette koncept bør uoverensstemmelsen mellem plasmodierne, for eksempel bonobos og chimpanser, være sket for 2-3 millioner år siden (under adskillelsen af ​​disse nært beslægtede arter) og humane og chimpanse plasmodier for 5-6 millioner år siden.

Begge disse ekstreme meninger viste sig at være forkerte. Så viste det sig, at patogenet nærmest den humane koppevirus ikke er en vacciniavirus, men en virus af en af ​​de afrikanske gnavere. Tuberkulose opstod som en moderne menneskelig sygdom fra en "proto-tuberculosis" -infektion et eller andet sted i Afrika for mindst 70.000 år siden (måske meget tidligere) og blev overført fra menneske til forfædte køer og andre hovdyr snarere end omvendt.

Pestens udseende var fuldstændig uventet (ifølge de seneste videnskabelige data). Denne formidable mikrobe viste sig tilsyneladende kun for omkring 10.000 år siden, men uden nogen forbindelse med fremkomsten af ​​landbrug, synantropiske gnavere og befolkninger af mennesker med høj densitet.Det stammede fra forfædresorten (det forårsagende middel til yersiniosis), mest sandsynligt i marmotpopulationerne i Centralasien. Hovedkøbet af mikroben var plasmidet, hvorpå Pla protein-protease blev kodet (se Daniel L. Zimbler et al., 2015. Tidlig fremkaldelse af Yersinia pestis som et alvorligt åndedrætspatogen såvel som den svarte død. En historie om, hvordan harmløs bakterie blev en nådeløs morder). På grund af dette protein erhvervede bakterien evnen til at formere sig i lungerne og på grund af den efterfølgende enkelt aminosyresubstitution i dette protein – at sprede sig fra lungerne gennem hele kroppen.

Folk modtog også tropisk malaria ikke fra husdyr, men fra deres nærmeste slægtninge – ikke gennem forskellen mellem forfædreparasitten, men gennem en enkelt ændring af værten. Oprindelsen og historien af ​​spredningen af ​​menneskelige sygdomme er et blomstrende område. Som molekylære metoder forbedres på dette område, akkumuleres fakta hurtigt, og teorierne ændrer sig lige så hurtigt. Omkring 2010, med et interval på bogstaveligt flere måneder, var der konsekvent offentliggjorte artikler, der berettigede overførslen P. falciparum mand fra chimpanser, bonobo og gorillaer. Det sidstnævnte synspunkt triumferede, da det var bedst underbygget – især ved mængden af ​​undersøgt materiale (se figur 2).

Fig. 2. Det viste sig, at alle menneskelige linjer P. falciparum – en art af en af ​​disse arter, der parasiterer på gorillaer. Billede fra nature.com

Men hvornår fandt denne overgang sted, det vil sige, hvornår forekom "menneskelig" malaria? Det viser sig, at der stadig ikke er noget præcist svar på dette spørgsmål. Det er vanskeligt at kalibrere "molekylet uret" i overensstemmelse med de foreliggende data (de problemer, der opstår, er tydeligt beskrevet i artikel F. Prugnolle et al., 2011. Et nyt kig på malignt malarimidlets oprindelse). Estimater spænder fra omkring 10.000 år til 300.000 år eller mere. Lige så mystisk er afviklingshistorien. P. falciparum på Eurasien. I nogle artikler antages det, at han bosatte sig parallelt med menneskets tidlige migreringer, det vil sige for 70 000-50 000 år siden. Et af argumenterne til fordel for dette synspunkt er den faldende genetiske mangfoldighed af mennesker og plasmodier, da de bevæger sig væk fra Afrika. Andre forfattere mener, at hver "indbygger lokal" befolkning af mennesker i Eurasien erhvervede "sin egen" malaria efter at have slået sig ind i "sit eget" område (se f.eks. Artiklen ved R. Carter og KN Mendis. ). Hovedargumentet – mange mutationer forbundet med resistens over for malaria, i forskellige populationer, er en del af forskellige haplotyper. Det betyder, at de blev erhvervet selvstændigt og ikke arvet af fælles afrikanske forfædre. Generelt vil molekylærbiologer have mere at gøre her.Mærkeligt nok kan begge synspunkter være korrekte (tænk hvorfor).

Og endelig – på den praktiske betydning af alle disse "sindsspil", som for eksempel undersøgelsen af ​​gorilla kuld til isolering af plasmodian DNA. To ting er næsten indlysende. Det vigtigste – en gang i befolkningen af ​​vilde primater præsenterer konstant P. falciparum, der er i stand til at inficere folk, vil det være tidligt at tale om fuldstændig udryddelse af malaria, selvom det er muligt at helbrede alle de syge. Desuden var procentdelen af ​​malaria blandt chimpanser og gorillaer ekstremt høj. Det betyder, at selv i små og stærkt isolerede befolkninger kan tropisk malaria spredes effektivt. Og dette kan igen kaste nyt lys på sin historie.


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: :???: :?: :!: