Bakterija Crne smrti postaje manje smrtonosna nakon genetske modifikacije

Smanjenje broja kopija jednog gena u ovom patogenu moglo bi ga takođe učiniti prenosivijim, što bi dovelo do većeg širenja bolesti u manjim populacijama.

Bakterija Yersinia pestis uzrokovala je Crnu smrt – ubivši oko 50 miliona ljudi sredinom 14. veka – kao i raniju kugu širom Mediterana u 6. veku. Bakterija još cirkuliše na niskim nivoima u delovima Sjedinjenih Država, Afrike i Azije, a obično je na ljude preneta zaraženim buvama koje nose pacovi ili drugi glodari.

Preporučujemo

Ranije istraživanje je pokazalo da neki sojevi bakterije Yersinia pestis imaju smanjene količine PLA, gena povezanog sa težinom bolesti, ali nije bilo jasno zašto, kaže Ravnit Sidu, paleogenetičarka na kanadskom Univezitetu Mekmaster u Hamiltonu.

Nalazi nove studije opisuju slučaj kad je patogen koji uzrokuje pandemiju evoluirao nezavisno i izazvao malo slabiji oblik bolesti.

Da bi razumeli uticaj te genetske promene, istraživači su inficirali miševe modernim sojevima sa normalnim nivoima PLA, sa smanjenim nivoima gena ili nesposobne da uopšte izraze taj gen. Kad su bakterije ubrizgane ispod kože radi imitiranja oblika kuge koji napada limfne čvorove, miševi inficirani sojem sa redukovanim PLA živeli su skoro dva dana duže nego oni inficirani normalnim sojem.

Mortalitet se takođe smanjio sa 100% u slučaju normalnog soja na 85% u slučaju soja sa redukovanim PLA. Međutim, kad su miševi bili inficirani intravenski ili kroz nos radi imitiranja infekcija na bazi krvi ili pluća, soj sa redukovanim PLA je bio smrtonosan jednako kao normalan soj.

Istraživači su takođe ispitali genome starih i modernih sojeva kako bi otkrili kolika je redukcija PLA. Između 30% i 50% starih sojeva iz ranije objavljenih studija pokazivalo je znake redukcije, kao i tri moderna soja izolovana iz čoveka i dva pacova 1994.

Da bi razumeli zašto je PLA redukovan, istraživači su analizirali genetske podatke iz tih starih i modernih sojeva. Otkrili su da je redukcija uzrokovana uklanjanjem regiona DNK od 2.100 baznih parova koji sadrži PLA gen u jednom regionu genoma, i integracijom DNK molekula zvanog plazmid koji nosi gen u druge regione.

Istraživači su pretpostavili da je do redukcije PLA došlo zato što su ponovljena izbijanja kuge smanjila gustinu populacija glodara. Produženje vremena tokom kojeg su pacovi zarazni dalo bi im više vremena da putuju između fragmentiranih populacija, povećavajući šansu da će proširiti bolest.

Yersinia pestis, bakterija koja izaziva kugu / Foto: Wikimedia Commons/Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH/Ras67

Mala promena, veliki efekat

Nalazi pokazuju da male genetske promene mogu imati značajne efekte na prenos patogena. To čak nije brisanje gena, već promena kvantiteta do koje je došlo više puta u prošlosti, i autori su ubedljivo povezali tu promenu sa redukovanom zaraznošću i potencijalno povećanom transmisijom.

Istraživači se ustručavaju da prošire nalaze u pogledu Y. pestis na druge patogene koji izazivaju pandemiju, kao što je koronavirus SARS-CoV-2, pošto je verovatno da je genetska promena bila pogodna samo na kraju epidemija, kad smrtonosniji soj nije mogao da preživi. Da bismo shvatili ponašanje drugih bolesti, potrebno je specifično istraživanje tih bolesti na više polja, uključujući teorijsku i eksperimentalnu evoluciju, kaže Sidu.

(Telegraf Nauka/Nature)