Kako je pandemija kuge ostavila tragove na ljudskom genomu i imunološkom sistemu

Zarazne bolesti su među najjačim selektivnim pritiscima koji pokreću ljudsku evoluciju. To uključuje i pandemiju s najvećom stopom smrtnosti u zabilježenoj istoriji, prvo izbijanje druge pandemije kuge, obično nazvane Crna smrt, koju je uzrokovala bakterija Yersinia pestis. Ova je pandemija kuge opustošila Afriku i Evroaziju, usmrtivši do 30-50% stanovništva. Kako bi identificirali lokuse koji su možda bili pod selekcijom tokom ove pandemije kuge, naučnici su karakterizirali genetičke varijacije gena povezanih s imunološkim sistemom iz 206 drevnih ostataka DNK, koji potječu iz dvije različite evropske populacije prije, tokom i nakon pandemije kuge.

Međunarodni tim naučnika koji je analizirao vijekovima staru DNK žrtava i preživjelih pandemije kuge, identificirao je ključne genetičke razlike koje su možda bile važne i odredile ko je preživio, a ko podlegao, te kako su se ti aspekti našeg imunološkog sistema od tog vremena nastavili razvijati. Isti geni koji su nekoć pružali zaštitu od kuge danas su povezani s povećanom osjetljivošću na autoimune bolesti kao što su Crohnova bolest i reumatoidni artritis, izvještavaju istraživači.

Istraživači s Univerziteta McMaster, Univerziteta u Chicagu, Instituta Pasteur i drugih organizacija analizirali su i identificirali gene koji su neke zaštitili od razorne pandemije bubonske kuge koja je zahvatila Europu, Aziju i Afriku prije gotovo 700 godina. Njihova studija objavljena je 19. oktobra 2022. u časopisu Nature, pod naslovom Evolution of immune genes is associated with the Black Death.

Epidemija, odnosno, pandemija, bubonske kuge ostaje najveći pojedinačni događaj visoke smrtnosti ljudi u zabilježenoj istoriji, ubivši više od 50% ljudi u tada nekim od najgušće naseljenih dijelova svijeta. No naravno, treba imati na umu da je ondašnjih 50% stanovništva mnogo manje nego što bi to bilo danas. Ipak, da ne bi isplalo da umanjujemo broj žrtava kuge, treba dodati da je ova pandemija uzrokovala, prema procjenama, smrt 75-200 miliona ljudi, a vrhunac je u Evropi dosegla od 1347. do 1351. godine.

Za ovu studiju, više od 500 drevnih uzoraka DNK izdvojeno je i pregledano iz ostataka pojedinaca koji su umrli prije kuge, umrli od nje ili preživjeli kugu u Londonu, uključujući pojedince pokopane u jamama kuge u East Smithfieldu koje su korištene za masovne ukope 1348.-1349.godine. Dodatni uzorci uzeti su iz ostataka pokopanih na pet drugih lokacija diljem Danske. Naučnici su tražili znakove genetičke prilagodbe vezane uz kugu koju uzrokuje bakterija Yersinia pestis.

Naučnici su pronašli čak 245 varijanti koje su visoko diferencirane unutar londonskog skupa podataka, od kojih su četiri replicirane u neovisnoj kohorti iz Danske, i predstavljaju najjače kandidate za pozitivnu selekciju gena.

Od njih, identificirali su četiri gena, a svi su uključeni u proizvodnju proteina koji brane naš organizam od invazije patogena i otkrili da verzije tih gena (aleli), ili štite ili čine osobu osjetljivom na kugu.

Pojedinci s dvije identične kopije određenog gena, poznatog kao ERAP2, preživjeli su pandemiju u puno višim stopama od onih sa suprotnim skupom kopija, jer su ‘dobre’ kopije omogućile imunološkim ćelijama efikasniju neutralizaciju Y. pestis.

“Kada se dogodi pandemija ove prirode – koja ubija 30 do 50 posto stanovništva – mora postojati odabir zaštitnih alela kod ljudi, što znači da će ljudi osjetljivi na cirkulirajući patogen podleći. Čak i mala prednost znači razliku između preživljavanja ili prolaska. Naravno, oni preživjeli koji su u dobi za razmnožavanje prenijeće svoje gene”, objašnjava evolucijski genetičar Hendrik Poinar, direktor McMaster’s Ancient DNA Centre i glavni istraživač na Institutu za infektivne bolesti Michael G. DeGroote.

Evropljani koji su živjeli u vrijeme crne smrti u početku su bili vrlo ranjivi jer u posljednje vrijeme nisu bili izloženi Yersinia pestis. Kako su se valovi pandemije ponavljali iznova i iznova tokom sljedećih vijekova, stope smrtnosti su se smanjivale. Istraživači procjenjuju da su ljudi sa zaštitnim alelom ERAP2 imali 40 do 50% veću vjerovatnost preživjeti od onih koji nisu.

Treba napomenuti da ovo nije bio prvi val kuge u Evropi: 800 godina prije također je bio jedan – Justinijanova kuga 541.-549. godine koja je uzrokovana bubonskom kugom.

Razumijevanje dinamike koja je oblikovala ljudski imunološki sistem ključno je za razumijevanje kako prošle pandemije, poput kuge, doprinose našoj osjetljivosti na bolesti u moderno doba.

 

Još: Bubonic plague left lingering scars on the human genome

Zanimljivo: Stanford. For Renaissance Italians, combating black plague was as much about politics as it was science, according to Stanford scholar