Kako DNK drevnih bakterija i virusa može da koristi današnjoj medicini
Tim naučnika uspio je sada da izdvoji drevnu viralnu DNK iz zuba žrtava epidemija, zakopanih duboko ispod kolonijalne bolnice i kapele u Novom Meksiku
U 16. veku, u zemlji danas poznatoj kao Meksiko, došlo je do naglog i dramatičnog pada broja stanovnika.
Bolest se raširila pošto su Evropljani osvojili teritoriju, posledica toga jeste smrt umrli su milioni domorodaca.
Sve donedavno, verovalo se da su Evropljani doneli bolest sa sobom iz Evrope, ali koji patogen je tačno odgovoran nije bilo poznato.
Tim naučnika uspeo je sada da izdvoji drevnu viralnu DNK iz zuba žrtava epidemija, zakopanih duboko ispod kolonijalne bolnice i kapele u Novom Meksiku.
DNK pokazuje da su žrtve bile zaražene virusom hepatitisa B i ljudskim pravovirusom B19.
- Stari virusi pomažu u borbi protiv raka, tvrde naučnici
- Virusi koji su pomogli čovečanstvu
- Revolucionarno saznanje - prvi put otkriven čitav ljudski genom
Umesto da je evropskog porekla kao što se ranije mislilo, istraživači su otkrili da su virusi najverovatnije potekli iz Afrike.
„Virusi deluju kao da su afričkog porekla, a trojica ljudi koje smo analizirali genetički su bili Afrikanci", kaže Marija C. Avila Arkos, vanredna profesorka iz Međunarodne laboratorije za istraživanje ljudskog genoma sa Nacionalnog autonomnog univerziteta Meksika.
U ono vreme, evropski trgovci i kolonizatori nasilno su porobljavali Afrikance i slali ih hiljadama kilometara do američkog kontinenta.
Surovi uslovi na brodovima omogućili su da se infekcije brzo rašire.
„Ove ljude su otimali, a potom naguravali u pretrpane, nehigijenske brodove u potpuno neljudskim uslovima.
„Kad je virus stigao u Ameriku, domorodački narodi mu prethodno nisi bili izloženi, pa su bili ekstremno ranjivi. To je iskorenilo ogroman deo domorodačke populacije", kaže Avila Arkos.
Prekrajanje istorije
Otkriće je jedno od najnovijih na polju paleomikrobiologije, u kojoj istraživači izvlače fragmente DNK mikroba iz vekovima starih skeleta.
DNK se potom rekonstruiše, omogućavajući naučnicima da dijagnostifikuju bolest ili stanja stotinama ili čak hiljadama godina posle smrti osobe.
Ovom tehnikom se sada menja kako doživljavamo i razumemo vlastitu prošlost.
Katastrofalna bolest, velike boginje, ubila je kako se procenjuje 300 miliona ljudi samo u 20. veku.
Poreklo virusa variola koji izaziva velike boginje oduvek je bilo nepoznato.
Na osnovu anegdotskih izvora, istoričari su verovali da je mogao da bude prisutan još od 10.000. godine p.n.e, ali sve donedavno nije bilo naučnog dokaza, a najstariji slučaj iz 17. veka potvrđen je uz pomoć DNK izdvojene iz litvanske mumije.
Međutim, 2020. godine taj datum pomeren je još više unazad, kad su Barbara Muleman, doktorantkinja sa Univerziteta u Kembridžu i njene kolege su izdvojile virus variole iz zuba skeleta Vikinga datiranih iz 600. godini n.e.
Skeleti su iskopani iz 11 grobnih mesta u Danskoj, Norveškoj, Rusiji i Velikoj Britaniji.
Velike boginje su pronađene i u brojnim posmrtnim ostacima sa Olanda, ostrva uz istočnu obalu Švedske sa dugom istorijom trgovine.
Otkriće prethodi najranije potvrđenim slučajevima velikih boginja za 1.000 godina.
Studija pruža jasne dokaze da su Vikinzi, koji su često putovali po čitavoj Evropi i dalje od nje, sa sobom nosili velike boginje.
Za to vreme, analiza drevne DNK rasvetlila je i poreklo kuge.
U studiji iz 2015. godine analizirala se DNK mikroba iz zuba 101 skeleta.
- Naučnici veruju da znaju odakle je krenula Crna smrt u srednjem veku
- Zašto širom sveta raste broj zaraženih sifilisom
- Zašto su virusi potrebni da bi svet funkcionisao
Rezultati su pokazali da se bakterija koja izaziva kugu, Y. pestis, širila među ljudima najmanje 3.000 godina pre prvih dokumentovanih pandemija kuge.
Istraživači su otkrili bakteriju J. pestis u DNK sedam skeleta, najstariji je umro pre 5.783 godina.
Iako se savremena kuga obično širi putem pacova koji nose zaražene buve, studija je pokazala da bakterija kuge nije stekla mutacije neophodne da se zaraze buve sve do prelaska u 1. milenijum p.n.e.
Pre toga se verovatno širila ljudskim kontaktom, što je dovelo do manje ozbiljne plućne kuge.
Jednom kad je stekla sposobnost da zarazi buve, počela je brzo da se širi, što je dovelo do epidemija bubonske kuge (Crna smrt), pandemije koja je istrebila pola evropske populacije u 14. veku.
Drevna DNK menja način na koji doživljavamo i jednu drugu tešku bolesti: sifilis.
Ranije se verovalo da se prva epidemija sifilisa u Evropi desila 1495. godine u Italiji, neposredno pošto se Kristofer Kolumbo vratio sa prvog putovanja u Ameriku.
Ova seksualno prenosiva bolest podivljala je među pešadijom francuskog kralja Šarla VIII, koji je u to vreme planirao da osvoji Napuljsku kraljevinu.
Ova teška bolest se potom brzo raširila Evropom.
Pošto je epidemija izbila neposredno posle povratka Kolumba i njegove posade sa prvog prekookeanskog putovanja, većina istoričara verovala je da se sifilis raširio Evropom iz onoga što se u ono vreme zvalo „Novi svet".
Međutim, sve je više dokaza u korist druge teorije.
Verena Šuneman, profesorka arheološke nauke sa Univerziteta u Bazelu i Univerziteta u Cirihu, 2020. godine je predvodila tim koji je izdvojio DNK iz devet pojedinaca čije su kosti nosile karakteristične lezije sifilisa.
Posmrtni ostaci su iskopani iz groblja u Finskoj, Estoniji i Holandiji.
Istraživači su otkrili najmanje tri različita soja Treponeme palidum, patogena koji izaziva sifilis, kao i drugih bolesti poput frambezije, koja sada može da se nađe samo u tropima.
Karbonsko datiranje skeleta i kovčega potvrdilo je da su ovi pojedinci umrli između ranog do kasnog 15. veka, sugerišući da je sifilis već kružio Evropom pre nego što se Kolumbo vratio sa prvog putovanja.
Pogledajte i ovu priču
Proračuni zasnovani na stopi mutacije bakterije sifilisa ukazuju i da poreklo bolesti prethodi vremenu dolaska Kolumba.
„Znamo da je širenje patogena povezano sa trgovačkim putevima.
„Vidimo sifilis, kugu i lepru - kad god su ljudi započeli putovanje i trgovinu, oni su pružili priliku i patogenima da putuju", kaže Šuneman.
To znači da DNK mikroba ne može da nam kaže više od toga o istoriji drevnih pandemija.
DNK sama po sebi nije problem.
Iako DNK propada tokom vremena, istraživači su sekvencirali genom krznenog mamuta koji je živeo pre milion godina.
Međutim, vrlo je verovatno da pre oko 12.000 godina, kad su ljudi usvojili poljoprivredu i zemljoradnju, nisu bili u kontaktu dovoljno da bi izazvali pandemiju.
„Potrebna je određena količina ljudi da bi se zapravo prenosile bolesti, tako da se obično pojavljuju uz prve gradove. Kad su ljudi počeli da se naseljavaju, tad su udarale pandemije", kaže Šuneman.
- Naučnice osvojile Nobelovu nagradu za hemiju za „makaze" koje menjaju gene
- Kako genetika određuje naše životne izbore
- Nacionalni DNK registar: Hoće li izmene doneti prave promene u Srbiji
Tragovi iz zuba
Sjajno mesto za traženje DNK drevnih miokroba je zubni plak.
Ova lepljiva naslaga, koja se taloži na vašim zubima ako ih ne perete pravilno, zatoči bakteriju, izazivajući propadanje zuba i bolest desni.
Konačno, kuga prolazi kroz proces mineralizacije kad se stvrdnjava, „zarobišvi" u sebi DNK drevnih oralnih bakterija i virusa.
Dekodiranje ovih genoma mikroba daju naučnicima pristup pravoj riznici informacija o zdravlju naših predaka.
Na primer, multinacionalni Medicinski projekat koristi čovečji zubni plak da sastavi istorijat kako selepra lečila u Srednjem veku u Evropi.
Predvođen Emanuelom Kristijani sa Univerziteta Sapijenca u Rimu, tim je analizirao zubni kamenac iskopan iz srednjevekovnih grobnica Svetog Leonarda u Piterborou, u Engleskoj i Sent Tomasa de Azijea, u Francuskoj.
Tim je pronašao tragove đumbira u nekim pojedincima, sugerišući da su postojali pokušaji da se izleči ovo stanje.
Konstantin Afrički, slavni lekar iz 11. veka, pisao je o pripremanju oralnih lekova sa đumbirom i drugim biljem da bi ublažili bolove u stomaku koju izaziva lepra.
U nekim pacijentima je pronađena i živa, koja je mogla da se koristi da prekrije nesavršenosti na koži i kao krema protiv bolova.
Ovo sugeriše da su, da se bolesnici nisu stigmatizovali, već negovali.
- Sve više ljudi veruje da bacili ne izazivaju bolesti
- On je prenosio kugu pre 5.000 godina
- Četiri stvari koje daju nadu obolelima od Alchajmera
Postavljanje dijagnoze srčanih bolesti i Alchajmera
Sekvenciranje zubne DNK može da nam kaže nešto više o zaraznim bolestima koje je imala preminula osoba.
U budućnosti bi tehnologija mogla i da otkrije kakav je bio oralni mikrobiom čoveka, ogromna i raznolika kolekcija bakterija, arheja i gljivica koje žive u vašim ustima i oko njih.
Ove informacije bi, zauzvrat, mogle da nam kažu nešto o preovladavanju neprenosivih bolesti u drevna vremena.
Neprenosive bolesti su hronična stanja koja nisu posledica jednog zaraznog agensa.
One podrazumevaju stanja kao što su srčana bolest, dijabetes, reumatoidni artritis i Alchajmerova bolest.
„Neke studije, stare decenijama unazad, pokazuju kako su oralno zdravlje i oralni mikrobiom povezani sa ovim stanjima", kaže Ebigejl Ganc, biološka antropološkinja sa Državnog univerziteta u Pensilvaniji.
U jednom skorašnjem članku, Ganc tvrdi da bismo, budući da su veze između oralnog mikrobioima i neprenosivih bolesti toliko čvrste, mogli da iskoristimo DNK drevnih mikroba da zaključimo da li su i drevni ljudi patili od tih stanja.
Iako se ona često doživljavaju kao savremene bolesti koje izazivaju nezdravi stil života, zapravo ne znamo do koje mere su bile rasprostranjene kod naših predaka, zato što ogromna većina neprenosivih bolesti ne ostavlja prepoznatljive tragove u skeletu.
Međutim, ima tragova da su bili prisutne, mada ne u tolikoj meri kao danas.
„U drevnoj egipatskoj literaturi u nekim od najranije zapisanih tragova imate opise koji izgledaju kao dijabetes, kao što je svedočenje o slatkastom mirisu urina", kaže Ganc.
„Pretpostavlja se da su ljudi u prošlosti živeli kratkim, brutalnim životima, ali mnogi od njih su zaista doživeli starost i sigurno su iskusili ove neprenosive bolesti", dodaje Ganc.
Ona predvodi projekat Drevne sistemske bolesti, koji želi da razotkrije vezu između drevnih ljudskih mikrobioma i prisustva neprenosivih bolesti.
Do sada je analizirala skelete 192 Britanaca koji datiraju između srednjevekovnog do industrijskog perioda.
Projekat podrazumeva detaljno dekodiranje DNK mikroba pronađenih u zubnom plaku da bi se otkrilo koje bakterije i viruse je imala osoba kad je umrla.
To se potom poredi i dovodi u vezu sa znanim markerima bolesti prisutnim u njenom skeletu.
„Ima raznih lezija u skeletima koji ukazuju na bolest", kaže Ganc.
Na primer, šupljine ili apscesi u zubima mogu da sugerišu da je neko imao periodontalnu bolest.
- Ljudi su kuvali mnogo ranije nego što se mislilo, pokazuju ostaci izumrle vrste ribe
- Naučnici napravili model ljudskog embriona, bez sperme i jajnih ćelija
- Da li je srpski genom mit
Analizom kostiju možete da prepoznate i znake sistemske inflamacije.
Artritis može da dovede do vizuelne deformacije u morfologiji kostiju.
Postoje dobri razlozi da se veruje kako su najveće tranzicije poput poljoprivredne revolucije izvršile ogroman uticaj na ljudsko zdravlje.
„Kosti su žive stvari koje se menjaju tokom životnog veka, tako da poprimaju različite oblike i teksture u zavisnosti od toga da li neko aktivno doživljava stres", kaže Ganc.
Kad bude dovršeno, istraživanje bi trebalo da omogući naučnicima da prouče oralni mikrobiom skeleta i iskoriste tu informaciju da izračunaju verovatnoću da su ti ljudi patili i od neke hronične bolesti.
Ovo će omogućiti istraživačima da prate kako su se stanja kao što su artritis i gojaznost menjali tokom vremena, pa i kakav su efekat, ako uopšte, na ova stanja imali poljoprivredna revolucija, industrijalizacija i urbanizacija.
Postoje dobri razlozi da se veruje da su velike tranzicije kao što su ove izvršile ogroman uticaj na ljudsko zdravlje.
Na primer, studija iz 2013. godine Gancove nadređene Lore Vejrih, vanredne profesorke antropologije na Državnom univerzitetu u Pensilvaniji, otkrila je da se oralni mikrobiom naših predaka promenio.
Postao je nezdraviji pošto smo se prebacili sa lovaca-sakupljača na zemljoradnike.
Nalazi ističu ulogu koju su patogeni imali u oblikovanju ljudske istorije.
Ali ovakvo istraživanje nema samo istorijsku važnost, već bi moglo da se iskoristi i za unapređenje zdravlja savremenih ljudi.
Jedan od ciljeva istraživanja Vejnrih je da se razviju transplantacije mikrobioma - zamena nezdravog oralnog mikrobioma za zdravi.
„Zamislite da jednog dana više ne morate da perete zube jer u ustima imate mikrobe koji ne izazivaju oralne bolesti - do toga bismo mogli da stignemo proučavanjem kakve su mikrobe ljudi imali pre široko rasprostranjenog prisustva ovih modernih oralnih bolesti.
„Uvek govorim ljudima da bih volela da imam zube kao Neandertalka zato što su Neandertalci uglavnom imali sjajno oralno zdravlje. Kad bismo mogli da uzmemo njihov mikropski sastav i iskoristimo ga kao vodič kako da razvijemo transplantaciju savremenih oralnih mikroba, popravili bismo trenutnu situaciju u kojoj smo - da će 90 odsto Amerikanaca tokom života dobiti karijes", kaže Vejrič.
Pogledajte i ovu priču
Pratite nas na Fejsbuku,Tviteru i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk
( BBC Serbian Naslovna strana )