Oversjøisk infeksjon • Sergey Glagolev • Populære vitenskapsoppgaver på "Elements" • Biologi

Oversjøisk infeksjon

oppgave

Inntil nylig var det diskusjoner om hvorvidt tropisk malaria er en endemisk (lokal) sykdom for Sør-Amerika eller om det ble hentet fra Afrika sammen med svarte slaver. Tror du hvilke Data kan brukes til å løse denne tvisten?


Tips 1

Nå er denne tvisten vurdert som løst. Tenk på hvilke data (oppnådd ved hjelp av nye metoder) dukket opp de siste 20 årene, og la oss få slutt på denne tvisten.


Tips 2

snill Plasmodium (patogener av malaria) inneholder rundt 200 arter, hvorav fem er parasittiske på mennesker, og resten på andre vertebrater. Tropisk malaria, referert til i problemet, forårsaket av en av typen plasmodium. Mange typer mygg kan tolerere menneskelig malaria. Anopheles. Vurder hvordan du kan bruke denne informasjonen for å finne en tilnærming til å løse problemet vårt.


beslutning

I dag er tropisk malaria (hvis forårsakende middel er Plasmodium falciparum) i mange områder i Sør-Amerika er selvsagt en endemisk (eller endemisk) sykdom, det vil si at den vedvarer i lokale populasjoner uten tilstrømning av eksterne pasienter. Jeg håper det var klart fra betingelsen om at malaria er kommet inn i Sør-Amerika: skjedde det etter europaeernes oppdagelse av den nye verden og begynnelsen av slavehandelen eller før disse hendelsene?

Alle mener at fødestedet til tropisk malaria er Afrika. Dette støttes av mange fakta.

1. Nærmeste relativ Plasmodium falciparum P. reichenowi – parasitt av afrikanske store aper. Videre viste det seg for nylig at P. falciparum parasitterer gorillaer, sjimpanser og bonobos. Andre primater er ikke kjent for å være syke med naturen i disse "humanoide" typer malaria (se figur 1).

Fig. 1. Forenklet fylogenetisk tre av enkelte typer plasmodier. Vår helt, P. falciparum, kan infisere ikke bare mennesker og gorillaer, men også sjimpanser og bonobos. På afrikanske aper, som det viste seg, er flere mer nære arter av plasmodier parasittiske. Lukk forhold P. falciparum med patogener av aviær malaria er ikke bekreftet av nåværende data. Bilde fra nature.com

2. Genetisk mangfold av menneskelige linjer P. falciparum (som det genetiske mangfoldet av mennesker) er størst i Afrika og avtar gradvis med avstand fra det. Vanligvis er det største genetiske mangfoldet karakteristisk for opprinnelsesstedet til en art, hvor den eksisterer lengst (selv om andre faktorer selvsagt kan påvirke det).

3. Mange skadelige mutasjoner som beskytter heterozygote bærere fra tropisk malaria når høye frekvenser i Afrika og / eller nærmeste Asia-regioner. Dette betyr at også denne sykdommen har lenge virket som en viktig utvalgsfaktor.

4. Afrikanske Anopheles myggarter (Anopheles) "Sharpened" til overføring av malaria fra person til person, som de foretrekker folk til alle andre ofre. Deres "antropofile indeks" (sannsynligheten for at de vil bite en person ved neste blodsukkering) når 80-100%. I andre deler av verden når det vanligvis ikke 50%. Dette synes også å indikere en lang felles utvikling av parasitten og dens to verter, mygg og mennesker.

Så tropisk malaria har kommet fra Afrika til andre kontinenter. Men når og hvordan trengte den inn i den nye verden? I utgangspunktet er det tre hovedscenarier. Først – hun kom dit fra Nord-Eurasia under den primære migrasjonen av mennesker til Amerika. Ved første øyekast er dette scenariet fantastisk – det antas at tropisk malaria varer ikke mer enn 1,5-2 år, og på en slik tid, mot bakgrunnen av et ganske kaldt klima, er pasienten usannsynlig å nå et område gjennom Beringia hvor anopheles kan overføre malaria. Men egentlig P. falciparum Noen ganger lever i en pasient i opptil 10-13 år, så du kan fortsatt forestille deg hvordan en smittet person kan reise 2-3 kilometer langs vestkysten av Nord-Amerika og "bringe" sitt patogen til egnede transportører. Det andre, mye mer sannsynlige scenariet er inntrenging av malaria i Nord- eller Sør-Amerika under pre-Columbian transoceaniske kontakter. Endelig er det tredje alternativet inntrengningen av tropisk malaria etter "europas oppdagelse" av Amerika (og det kunne ha blitt brakt ikke bare av afrikanske slaver, men også av europeerne selv, siden tropisk malaria var utbredt i Middelhavet).

Av en eller annen grunn ønsket mange arkeologer og historikere å finne malaria i førkolumbiansk Amerika (tilsynelatende som bevis på pre-columbian kontakter med den gamle verden). Men bevis på tilstedeværelsen var faktisk veldig lite. I enkelte verk ble det imidlertid rapportert om forekomst av malariapatogener (ikke tropiske) i mumiene i den pre-columbian epoken i en alder av 1700 år. De ble detektert med antistoffer. Jeg kunne ikke finne noen verk som bekrefter dette ved hjelp av moderne molekylære metoder (kanskje en av grunnene til at det ble vanskeligere å studere mumier på grunn av politisk korrekthet).

Et annet argument – bruk av cinchona bark av indianere for behandling av malaria – er svært dårlig begrunnet. Europanerne lærte om quinna-trærne 150-200 år etter oppdagelsen av Amerika, tok jesuittene det til Europa som et antimalarielt stoff, og de oppdaget muligens sin antimalarial effekt. Indianerne brukte tilsynelatende barken før kontakten med europeerne. Men for hva – er det ukjent. Det er heller ikke kjent siden da det startet – det ble ikke funnet spor av bark under utgravninger. Det er ingen omtale av et cinchona-tre eller sykdommer med symptomer på malaria i de overlevende skriftlige kildene til Incas. Et ekstra historisk argument mot tilstedeværelsen av "pre-columbian" malaria er at europeerne led lite av infeksjoner i den første perioden av utviklingen av Amerika. Fra de importerte infeksjonene, som kjent, døde bare lokalbefolkningen ut. Ved utviklingen av ekvatorial Afrika var alt akkurat det motsatte: europeerne døde som fluer fra malaria og gul feber.

Kanskje det viktigste argumentet mot tidlig inntrenging av malaria i Amerika, som kunne presenteres inntil nylig, er det nesten fullstendige mangel på genetiske varianter blant lokale (indiske) etniske grupper som øker motstanden mot malaria.Men nå er plasmodiens genetikk en ende på argumentet. I en nylig omfattende studie ble populasjoner studert. P. falciparum fra forskjellige deler av Afrika, hvor slaver ble hentet fra og fra forskjellige deler av Sør-Amerika – stedene der de ble tatt (se E. Yalcindag et al., 2012. Flere uavhengige introduksjoner av Plasmodium falciparum i Sør-Amerika). Det ble etablert at nesten alle amerikanske befolkninger ble nylig skilt fra afrikanske befolkninger. Et interessant nytt resultat – at det var to skids. En linje av Plasmodia penetrert fra Afrika til det tidligere spanske imperiet (gjennom Vestindia og territoriet til moderne Mexico og Colombia), og den andre inn i det tidligere portugisiske imperiet, inn i det moderne Brasil. Ingen spor av gamle isolerte populasjoner av plasmodium kunne bli funnet. Så, fortsatt slaver …


etterord

Ganske enkelt, med tanke på forskernes meninger om sykdomshistorien, kan to ekstreme stillinger skille seg fra. Ifølge førstnevnte oppstod alle "menneskelige" sykdommer nylig og ble overført til mennesker fra tamdyr under den neolitiske revolusjonen eller senere. Ganske konsekvent holder denne utsikten D. Diamond i sin berømte bok "Guns, microbes and steel." I et av tabellene citerer han data som det følger av at folk angivelig har malaria fra høner og ender, og tuberkulose og kopper fra kyr.Diamanten er ikke for skyldig: på slutten av 90-tallet, på tidspunktet for utgivelsen av den første utgaven av boka, trodde mange forskere det egentlig (selv om det var andre synspunkter at Diamond er stille om).

Den andre ekstremen er antakelsen om at alle parasitter (inkludert virus og bakterier) har utviklet seg sammen med sine verter. I følge dette konseptet bør uoverensstemmelsen mellom plasmodier, for eksempel bonobos og sjimpanser, ha skjedd for 2-3 millioner år siden (under separasjonen av disse nært beslektede artene) og humane og sjimpanse plasmodier for 5-6 millioner år siden.

Begge disse ekstreme vurderingene viste seg å være feil. Så viste det sig at patogenet nærmest det humane koppevirus ikke er et vacciniavirus, men et virus av en av arter av afrikanske gnagere. Tuberkulose oppsto som en moderne menneskelig sykdom fra en "proto-tuberculosis" -infeksjon et eller annet sted i Afrika for minst 70 000 år siden (kanskje mye tidligere) og ble overført fra menneske til forfedre og andre hovdyr heller enn omvendt.

Pestens utseende var helt uventet (i henhold til "nyeste vitenskapelige data"). Denne formidable mikroben viste seg tilsynelatende bare ca 10.000 år siden, men uten noen sammenheng med fremveksten av jordbruk, synantropiske gnagere og populasjoner av mennesker med høy tetthet.Den stammer fra forfedresorten (den forårsakende agenten av yersiniosis), mest sannsynlig i marmotpopulasjonene i Sentral-Asia. Hovedoppkjøpet av mikroben var plasmidet som Pla protein-protease var kodet for (se Daniel L. Zimbler et al., 2015. Tidlig fremvekst av Yersinia pestis som et alvorlig respiratorisk patogen, så vel som den svarte død. En historie om hvordan ufarlig bakterie ble en nådeløs morder). På grunn av dette proteinet fikk bakterien muligheten til å formere seg i lungene, og på grunn av den etterfølgende single aminosyresubstitusjonen i dette proteinet – å spre seg fra lungene gjennom hele kroppen.

Folk fikk også tropisk malaria ikke fra husdyr, men fra deres nærmeste slektninger – ikke gjennom divergensen av forfedreparasitten, men gjennom en enkelt forandring av verten. Opprinnelsen og historien til spredningen av menneskelige sykdommer er et blomstrende område. Som molekylære metoder forbedrer seg på dette området, samler fakta raskt og teorier endres like raskt. Rundt 2010, med et intervall på bokstavelig talt flere måneder, var det konsekvent publiserte artikler som rettferdiggjorde overføringen P. falciparum til mennesker fra sjimpanser, bonobos og gorillaer. Det sistnevnte synspunkt triumferte, siden det var best underbygget – spesielt med mengden materiale studert (se figur 2).

Fig. 2. Det viste seg at alle menneskelige linjer P. falciparum – en art av en av linjene av denne arten, parasitere på gorillaer. Bilde fra nature.com

Men når skjedde denne overgangen, det vil si når skjedde "menneskelig" malaria? Det viser seg at det fortsatt ikke er noe eksakt svar på dette spørsmålet. Det er vanskelig å kalibrere "molekylerklokke" i henhold til de tilgjengelige dataene (problemene som oppstår, er tydelig beskrevet i artikkelen F. Prugnolle et al., 2011. Et nytt blikk på opprinnelsen til den maligne malariaagenten). Estimater spenner fra ca 10.000 år til 300.000 år eller mer. Like mystisk er historien om bosetting. P. falciparum på Eurasia. I noen artikler antas det at han slo seg parallelt med menneskets tidlige migreringer, det vil si 70 000-50 000 år siden. En av argumentene for dette synspunktet er det fallende genetiske mangfoldet av mennesker og plasmodier når de beveger seg vekk fra Afrika. Andre forfattere tror at hver "lokal lokal" befolkning av mennesker i Eurasia kjøpte "sin egen" malaria etter å ha sett seg inn i "sitt eget" territorium (se for eksempel gjennomgangsartikelen av R. Carter og KN Mendis. ). Hovedargumentet – mange mutasjoner assosiert med motstand mot malaria, i forskjellige populasjoner er en del av forskjellige haplotyper. Det betyr at de ble ervervet selvstendig, og ikke arvet fra vanlige afrikanske forfedre. Generelt vil molekylærbiologer ha mer å gjøre her.Merkelig nok, begge synspunkter kan være riktige (tenk hvorfor).

Og til slutt – på den praktiske betydningen av alle disse "sinnspillene", som for eksempel studiet av gorilla kull for isolering av plasmodian DNA. To ting er nesten åpenbare. Det viktigste – en gang i befolkningen av villprimater presenterer stadig P. falciparum, som er i stand til å infisere folk, vil det være tidlig å snakke om fullstendig utryddelse av malaria, selv om det er mulig å kurere alle syke. I tillegg var andelen malaria blant sjimpanser og gorillaer ekstremt høy. Dette betyr at selv i små og svært isolerte populasjoner kan tropisk malaria spres effektivt. Og dette kan igjen kaste nytt lys på sin historie.


Like this post? Please share to your friends:
Legg att eit svar

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