Diğerlerinin yanı sıra, Danimarka’nın Sejet kentindeki bir mezarlıkta yapılan kazı sırasında bulunan iskeletler, Kiel Üniversitesi’nden yeni veba araştırması için genetik örnekler sağladı. Kredi: Antropoloji Birimi, ADBOU, SDÜ
Kiel Üniversitesi ve MPI-EB’den bir grup araştırmacı, Yersinia pestis patojeninin son evrimi sırasında edindiği genetik faktörleri belirledi. Bu keşif, 19. yüzyılda modern veba salgınının ortaya çıkışına ilişkin anlayışımızı geliştiriyor.
Vebanın kökenleri, Yersinia bakterisinin en eski kanıtlarıyla birlikte Neolitik Çağ’a kadar götürülebilir. Yaklaşık 5000 yıllık insan kemiklerinde bulunan pestis. Veba tarihinde dikkate değer iki örnek, altıncı yüzyıldan kalma geç antik Justinianos vebası ve Orta Çağ’ın sonlarında ortaya çıkan kötü şöhretli Kara Veba’dır.
Bu yıkıcı salgınların her ikisine de doğrulanabilir bir şekilde Y. pestis neden oldu ve , tahminlere göre, Avrupa’nın belirli bölgelerinde nüfusun yarısına kadar ölümüyle sonuçlandı. Yüzyıllar boyunca farklı kıtalarda çok sayıda daha küçük, bölgesel olarak sınırlı salgınlar yaşanmış olsa da, 19. yüzyılın ortalarından 20. yüzyılın başlarına kadar üçüncü bir önemli veba salgını meydana geldi.
İlk başta, özellikle Asya’yı etkiledi. Hindistan’da ve daha sonra küresel olarak yayıldı. Yaklaşık 15 milyon doğrulanmış ölümle, insanlık tarihindeki en ölümcül salgınlardan biridir. Veba, günümüzde bölgesel olarak görülmeye devam ediyor ve antibiyotiklerle hızlı bir şekilde tedavi edilmezse neredeyse her zaman ölümcül oluyor.
Dr. Joanna Bonczarowska, meslektaşlarıyla birlikte, modern salgından önce yeni elde edilen bir genetik elementin Y. pestis’in virülansıyla bağlantılı olduğunu keşfetti. Kredi: Małgorzata Znarowska
Binlerce yıl boyunca, Y. pestis genlerin hem kazanılması hem de kaybedilmesi yoluyla çok sayıda türe evrildi. Dünya çapındaki araştırmacılar, tarihi pandemilerin nedenleri ve vebanın oluşturmaya devam ettiği tehlikeler hakkında daha fazla bilgi edinmek için Y. pestis’in evrimini inceliyor. Özellikle, diğerlerinin yanı sıra bulaşma, coğrafi dağılım ve hastalık şiddetinden sorumlu olan patojenin genetik özelliklerini araştırıyorlar.
Yeni bir çalışmada, Kiel Üniversitesi ve Max Planck’tan bir araştırma ekibi Plön’deki Evrimsel Biyoloji Enstitüsü (MPI-EB), Neolitik dönemden modern pandemiye kadar uzanan antik ve modern Y. pestis genomlarını inceledi. MPI-EB ve Kiel Üniversitesi’nde araştırma grubu lideri olan Dr. Daniel Unterweger ve Kiel Üniversitesi Klinik Moleküler Biyoloji Enstitüsü’nden (IKMB) Profesörler Almut Nebel ve Ben Krause-Kyora liderliğindeki araştırmacılar, Y. pestis’in mutlaka YpfΦ kehaneti olarak bilinen ve patojenin virülansı, yani hastalığa neden olma etkisi ile ilgili olan, Orta Çağ ile modern salgın arasında yeni bir genetik öğe benimsemiştir.
Kehanet, örneğin kolera patojeni gibi diğer patojenlerden belirli toksinlere çok benzeyen bir protein. Diğerlerinin yanı sıra Kiel Üniversitesi’ndeki Kiel Evrim Merkezi’ne (KEC) katkıda bulunan araştırmacılar, sonuçlarını yakın zamanda Odense’deki Güney Danimarka Üniversitesi’nden (SDU) meslektaşlarıyla birlikte Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences dergisinde yayınladılar. .
Yeni genetik unsurlar patojenin virülansını artırdı
Kiel araştırma ekibi, çeşitli Danimarka kökenli iskelet malzemelerini yöneten SDÜ Adli Tıp Departmanı ile işbirliği sayesinde genetik örnekleri elde etti. müzeler. Bu özel durumda, bilim adamları 11. ve 16. yüzyıllar arasında iki Danimarka kilise mezarlığında gömülü 42 kişinin iskelet kalıntılarını incelediler. Numunelerde yer alan genetik bilgiler dizilendi ve bunların içerdiği Y. pestis genleri, Neolitik, orta çağ ve modern dönemlere tarihlenen diğer yayınlanmış genomlarla karşılaştırıldı.
“Önceki araştırmalar, evriminin erken dönemlerinde patojen, günümüzün hıyarcıklı vebası için tipik olan, pire yoluyla etkili bir bulaşma için gerekli olan genetik yapıdan yoksundu. Y. pestis, evrimi sırasında dikkate değer düzeyde bir virülans elde etti ve bu, insanlık tarihindeki en ölümcül salgınlardan bazılarının daha sonraki salgınlarına katkıda bulundu” diyor. International Max-Planck-Research School for Evolutionary Biology’nin (IMPRS) desteğiyle IKMB’de doktorasını yaptı.
Kiel Üniversitesi’ndeki aDNA laboratuvarında, sözde DNA kitaplıkları hazırlanır. sıralama için.19. yüzyıldan önceki pestis suşları belirli bir genetik elementten, YpfΦ profajdan yoksundu” diyor ve şu anda Mükemmeliyet Kümesi “Kronik Enflamasyonda Hassas Tıp” (PMI) tarafından finanse edildiği IKMB’de postdoc olarak çalışan Bonczarowska. Kehanet muhtemelen yanal gen transferi yoluyla çevreden alınmıştır. Bu genetik bilgi, patojenin virülansını, yani bir enfeksiyondan kaynaklanan hastalığın ciddiyetini etkiler. Kehanet içeren Y. pestis suşlarının, YpfΦ içermeyenlere kıyasla önemli ölçüde daha düşük bir öldürücü doz gerektirdiği gösterilmiştir. Yeni genetik elementlerin bu şekilde alınması, modern veba salgını sırasında Y. pestis için bir avantaj sağlayabilir.’
Orta Çağ’dan bu yana artan virülans nasıl ortaya çıktı?
modern veba patojeninin artan virülansına katkıda bulunan kehanet, henüz ayrıntılı olarak araştırılmamıştır. Önceki çalışmalar, bu tür yeni genetik bilgilerin, patojenin orijinal enfeksiyon bölgesinden uzaktaki vücut dokularını enfekte etmesine yardımcı olabileceğini düşündürmektedir. Böyle bir mekanizma arayışında olan Kiel araştırmacıları, söz konusu yeni DNA tarafından kodlanan tüm proteinleri incelediler. Bu proteinlerden birinin diğer patojenlerden bilinen bir toksine çok benzer olduğunu keşfettiler.
DNA ekstraksiyonu için toz elde etmek üzere laboratuvarda bir diş delinir. Kredi: Jan Steffen, Kiel Üniversitesi
“Bu protein yapı olarak zonula occludens toksinine (ZOT) benzer; bu protein, enfekte hücreler arasında zararlı madde alışverişini kolaylaştırır ve mukoza ve epitel. Bu bağlantı ilk olarak tipik gastroenterit semptomlarına neden olan kolera patojeninde keşfedildi”, diye açıklıyor Bonczarowska. Bu nedenle Kiel araştırmacıları, Y. pestis’teki bu ZOT benzeri proteini gelecekte daha yakından araştırmak istiyor çünkü bu protein, günümüzde ve yakın geçmişte veba patojeninin artan virülansı için makul bir açıklama sunuyor.
{2 }Veba ve diğer patojenlerin evrimine ilişkin daha fazla araştırma
Y. pestis’in bu kadar hızlı evrimi, oluşturmaya devam ettiği pandemik tehdidi artırır. “Yeni genetik elementlerin edinilmesi, yeni enfeksiyon semptomları getirebilir. Bu yanıltıcı hastalık belirtileri, vebanın zamanında teşhis edilmesini zorlaştırabilir ve böylece hayatta kalmak için gerekli olan hızlı tedaviyi geciktirebilir” diye vurguluyor Unterweger. Unterweger, “Ayrıca, veba patojeninin bazı türleri halihazırda çeşitli antibiyotiklere karşı direnç gösteriyor ve bu da bu hastalığın büyük potansiyel tehlikesine daha da katkıda bulunuyor” diye devam ediyor.
Çalışmanın önemli bir yönü de yeni YpfΦ’ye oldukça benzeyen genetik elementler diğer bakterilerde de bulunduğundan, diğer bakteri türleriyle paralellikler keşfetti. Bu bulgular, artan virülans yönünde gelecekteki evrimlerine dair ipuçları sağlar.
Genel olarak, araştırma sonuçları, aDNA kullanılarak tarihsel hastalık evrimi çalışmasında modern bilim ve tıbbi uygulama için kazanılması gereken çok fazla bilgi olduğunun altını çizer. , yüzlerce hatta binlerce yıl öncesine kadar gider. Krause-Kyora, “Patojenin geçmişte bazen sıçramalı evrim yoluyla zararlılığını nasıl artırabildiğini anlamak, hastalığın yeni biçimlerini tespit etmemize ve gelecekte yeni salgınları önlememize yardımcı olacaktır” diye özetliyor.
Referans : Joanna H. Bonczarowska, Julian Susat, Ben Krause-Kyora, Dorthe Dangvard Pedersen, Jesper Boldsen, Lars Agersnap Larsen, Lone Seeberg, Almut Nebel ve “Antik Yersinia pestis genomlarında modern pandemik suşlarda bulunan virülansla ilişkili YpfΦ kehaneti yoktur” Daniel Unterweger, 19 Temmuz 2023, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
DOI: 10.1098/rspb.2023.0622
.