Overseas infekcija • Sergey Glagolev • Popularni znanstveni zadaci na "Elementi" • Biologija

Overseas infekcija

zadatak

Do nedavno se raspravljalo o tome je li tropska malarija endemična (lokalna) bolest u Južnoj Americi ili je li to od Afrike zajedno sa crnim robovima. Mislite li koje one podaci se mogu koristiti za rješavanje ovog spora?


Savjet 1

Sada se taj spor razmatra. Razmislite o podacima (dobivenim novim metodama) koji su se pojavili u zadnjih 20 godina i dopustili nam da ukinemo ovaj spor.


Savjet 2

vrsta Plasmodium (patogeni malarije) uključuje oko 200 vrsta, od kojih su pet parazitski na ljudima, a ostatak na drugim vrstama kralješnjaka. Tropska malaria, navedena u problemu, uzrokovana jednim od tipa plazmodijuma. Mnoge vrste komaraca mogu tolerirati ljudsku malariju. anofeles, Razmislite o tome kako možete koristiti ove informacije kako biste pronašli pristup rješavanju našeg problema.


odluka

Danas, tropska malarija (čiji je uzročnik Plasmodium falciparum) u mnogim područjima Južne Amerike, naravno, endemična (ili endemična) bolest, tj. ona se nastavlja u lokalnim populacijama bez priljeva vanjskih pacijenata. Nadam se da je bilo jasno iz uvjeta da se radi o vremenu penetracije malarije u Južnu Ameriku: je li se dogodilo nakon što su Europljani otkrio Novi Svijet i početak robne trgovine ili prije tih događaja?

Svatko vjeruje da je rodno mjesto tropske malarije Afrika. To podupiru mnoge činjenice.

1. Najbliži rođak Plasmodium falciparum P. reichenowi – parazit afričkih velikih majmuna. Štoviše, nedavno se to ispostavilo P. falciparum parazitizira gorile, čimpanze i bonobe. Poznato je da drugi primati bolešću prirode u tim "humanoidnim" vrstama malarije (vidi sliku 1).

Sl. 1. Pojednostavljeno filogenetsko stablo nekih vrsta plasmodije. Naš junak, P. falciparum, mogu zaraziti ne samo ljude i gorile, već i čimpanze i bonobe. Na afričkim majmunima, kao što se ispostavilo, još nekoliko zatvorenih vrsta plazmida su parazitski. Bliski odnos P. falciparum s patogenima ptičje malarije ne potvrđuju trenutni podaci. Slika od nature.com

2. Genetska raznolikost ljudskih linija P. falciparum (poput genetske raznolikosti ljudi) najveća je u Africi i postupno se smanjuje s udaljenosti od nje. Obično je najveća genetska raznolikost karakteristična za središte podrijetla neke vrste, gdje postoji najdulje vrijeme (iako drugi čimbenici, naravno, mogu utjecati na njega).

3. Mnoge štetne mutacije koje štite heterozigotne nosače od tropske malarije dosežu visoke frekvencije u Africi i / ili najbližim regijama Azije. To znači da je ovdje, također, ta bolest dugo djelovala kao važan faktor selekcije.

4. Afričke vrste Anopheles komaraca (anofeles) "Oštroženi" prijenosu malarije od osobe do osobe, jer vole ljude svim ostalim žrtvama. Njihov "antropofilni indeks" (vjerojatnost da će ugristi osobu na sljedeću krvotok) doseže 80-100%. U ostalim dijelovima svijeta obično ne doseže 50%. Ovo također ukazuje na dugu zajedničku evoluciju parazita i njegovih dva domaćina, komaraca i ljudi.

Tropska je malarija stigla iz Afrike na druge kontinente. Ali kada i kako je prodrla u Novi svijet? Uglavnom, postoje tri glavna scenarija. Prvo – stigla je od sjeverne Euroazije tijekom primarne migracije ljudi u Ameriku. Na prvi pogled, ovaj scenarij je fantastičan – vjeruje se da tropska malarija traje ne više od 1,5-2 godine, a tijekom tog vremena, na pozadini jedne prilično hladne klime, pacijent je vjerojatno da će doći do područja kroz Beringia gdje anopheles može prenijeti malariju. Ali doista P. falciparum ponekad živi u pacijentu do 10 do 13 godina, pa ipak možete zamisliti kako bi zaražena osoba mogla putovati dvije ili tri tisuće kilometara duž zapadne obale Sjeverne Amerike i "dovesti" svog patogena na odgovarajuće prijevoznike. Drugi, mnogo vjerojatniji scenarij jest prodor malarije u Sjevernu ili Južnu Ameriku tijekom pretkolumbovskih prekomorskih kontakata. Konačno, treća opcija je prodor tropske malarije nakon "otkrića" Amerike od strane Europljana (i to bi ga mogli donijeti ne samo afrički robovi već i sami Europljani, budući da je tropska malarija rasprostranjena na Mediteranu).

Iz nekog razloga, mnogi arheolozi i povjesničari željeli su pronaći malarije u predkolumbijanskoj Americi (očigledno, kao dokaz predkolumbijanskih kontakata s Starim svijetom). No dokazi o njegovoj nazočnosti zapravo su bili vrlo mali. U nekim je djelima, međutim, zabilježeno o prisutnosti patogena malarije (ne tropskih) u mumijama predkolumbijske ere, u dobi od 1700 godina. Pronađeni su s protutijelima. Nisam mogao pronaći nikakve radove koji to potvrđuju uz pomoć suvremenih molekularnih metoda (možda je jedan od razloga bio što je postao teže proučavati mumije zbog političke ispravnosti).

Još jedan argument – uporaba indijanaca od cinchone kore za liječenje malarije – vrlo je slabo opravdana. Europljani su saznali o kvainu 150-200 godina nakon otkrića Amerike, isusovci su ga doveli u Europu kao antimalarijski lijek i oni su, vjerojatno, otkrili svoj antimalarijski učinak. Indijanci, prije kontakta s Europljanima, očito su koristili koru. Ali za ono – nepoznato. Također se ne zna od kad je započeo – tijekom iskapanja nisu pronađeni tragovi kora. Ne spominje se cinchona stablo ili bolesti s simptomima malarije u preživjelim pisanim izvorima inkasa. Dodatni povijesni argument protiv prisutnosti "predkolumbijske" malarije je da Europljani nisu pretrpjeli malo od infekcija u početnom razdoblju razvoja Amerike. Iz uvoznih infekcija, kao što je poznato, samo je lokalno stanovništvo izumrlo. Prilikom razvoja ekvatorijalne Afrike, sve je bilo upravo suprotno: Europljani su umrli kao muhe od malarije i žute groznice.

Možda je glavni argument protiv ranog prodiranja malarije u Ameriku, koji bi se mogao predstaviti do nedavno, gotovo potpuni nedostatak genetskih varijanti među lokalnim (indijskim) etničkim skupinama koje povećavaju otpornost na malariju.Ali sada su genetika plasmodije sami ukinuli argument. U nedavnoj opsežnoj studiji proučavane su populacije. P. falciparum iz raznih dijelova Afrike, gdje su robovi odvedeni iz različitih dijelova Južne Amerike – mjesta gdje su bili odvedeni (vidi E. Yalcindag i sur., 2012. Više nezavisnih uputa Plasmodium falciparum u Južnoj Americi). Utvrđeno je da su gotovo sve američke populacije nedavno odvojene od afričkih populacija. Zanimljiv novi rezultat – da postoje dva skids. Jedna linija Plasmodije prodrla je iz Afrike u bivšu španjolsku carevinu (preko Zapadne Indije i područja modernog Meksika i Kolumbije), a druga u bivšem portugalskom carstvu, na područje modernog Brazila. Nisu pronađeni tragovi drevnih izoliranih populacija plazmodija. Pa, još uvijek robovi …


pogovor

Jednostavno, s obzirom na mišljenje znanstvenika o povijesti bolesti, mogu se razlikovati dvije ekstremne pozicije. Prema prvoj, nedavno su nastale sve "ljudske" bolesti koje su bile prenesene čovjeku od domaćih životinja tijekom neolitske revolucije ili čak kasnije. Doslovno drži ovaj pogled D. Diamond u svojoj poznatoj knjizi "Guns, microbes and steel." U jednoj od tablica navodi podatke iz kojih slijedi da su ljudi navodno dobili malariju od pilića i pataka, te tuberkuloze i boginja iz krava.Dijamant nije previše kriv: krajem 90-ih godina, u vrijeme objavljivanja prvog izdanja knjige, mnogi su znanstvenici zapravo mislili na to (iako postoje i drugi pogledi na to da Diamond ne šuti).

Drugi ekstrem je pretpostavka da su svi paraziti (uključujući viruse i bakterije) evoluirali zajedno sa svojim domaćinima. Prema tom konceptu, razlika između plasmodijskih vrsta, primjerice bonoba i čimpanza, trebala se dogoditi oko 2-3 milijuna godina prije (za vrijeme odvajanja tih blisko povezanih vrsta) i ljudskog i čimpanzijskog plasmoda, prije 5-6 milijuna godina.

Oba ova ekstremna mišljenja pokazala su se pogrešnom. Dakle, pokazalo se da je patogen najbliži virusu humanog boginja nije vaccinia virus, već virus jedne od vrsta afričkih glodavaca. Tuberkuloza je nastala kao suvremena ljudska bolest od infekcije "proto-tuberkuloze" negdje u Africi prije barem 70.000 godina (možda mnogo ranije) i prenijela se od ljudskih do predaka i drugih ungulata umjesto obrnuto.

Pojava kuga bila je potpuno neočekivana (prema "najnovijim znanstvenim podacima"). Ovaj zastrašujući mikrob pojavio se, očito, prije samo 10.000 godina, ali bez ikakve veze s pojavom poljoprivrede, sinantropskih glodavaca i populacije ljudi visoke gustoće.Nastala je od predaka (uzročnik yersinioze), najvjerojatnije u populacijama marmota u središnjoj Aziji. Glavna akvizicija mikroba bila je plazmid na kojem je kodiran proteo proteaza proteina Pla (vidi Daniel L. Zimbler i sur., 2015. Rani nastanak Yersinia pestisa kao teškog respiratornog patogena, kao i crne smrti. Priča o tome kako bezbojna bakterija postao nemilosrdni ubojica). Zbog ovog proteina, bakterija je stekla sposobnost množenja u plućima, a zbog kasnije jedne aminokiselinske supstitucije u ovom proteinu – da se širi iz pluća kroz ljudsko tijelo.

Ljudi su također primali tropsku malariju ne od domaćih životinja, već od najbližih rođaka – ne kroz divergentnost predaka parazita, već kroz jednu promjenu domaćina. Porijeklo i povijest širenja ljudskih bolesti je uspješno područje. Kako se molekularne metode poboljšavaju na ovom području, činjenice se brzo akumuliraju i teorije se mijenjaju jednako brzo. Oko 2010, s intervalom doslovno nekoliko mjeseci, dosljedno su objavljivali članke koji opravdavaju prijenos P. falciparum čovjek iz čimpanza, bonoba i gorila. Posljednja točka gledišta pobijedila je, budući da je najbolje potkrijepljeno – posebice količinom proučavanog materijala (vidi sliku 2).

Sl. 2. Ispalo je da su sve ljudske linije P. falciparum – vrsta jedne od linija ove vrste, parazitiranje na gorilama. Slika od nature.com

Ali kada je došlo do takvog prijelaza, tj. Kada je došlo do "ljudske" malarije? Ispada da još uvijek nema točnog odgovora na ovo pitanje. Teško je kalibrirati "molekularni sat" prema dostupnim podacima (problemi koji se javljaju jasno su opisani u članku F. Prugnolle i sur., 2011. Svjež pogled na podrijetlo zloćudnog agensa malarije). Procjene se kreću od oko 10.000 do 300.000 godina ili više. Jednako tajanstvena je povijest naseljavanja. P. falciparum na Euroaziji. U nekim se člancima pretpostavlja da se on naselio paralelno s ranijim migracijama čovjeka, tj. 70 000-50 000 godina. Jedan od argumenata u korist ove točke gledišta je opadanje genetske raznolikosti ljudi i plasmodije dok se udaljavaju od Afrike. Drugi autori smatraju da svaka "nativno lokalna" populacija ljudi u Euroaziji stekla "vlastitu" malariju nakon što se naselila na "vlastiti" teritorij (vidi, na primjer, pregledni članak R. Cartera i KN Mendisa. Evolucijski i povijesni aspekti tereta malarije ). Glavni argument – mnoge mutacije povezane s otpornošću na malariju, u različitim populacijama su dio različitih haplotipova. To znači da su samostalno stekli, a ne naslijeđeni od zajedničkih afričkih predaka. Općenito, molekularni biolozi morat će više raditi ovdje.Čudno je da obje točke gledišta mogu biti točne (razmišljaj zašto).

I konačno – o praktičnom značenju svih tih "igara umova", kao što je, na primjer, proučavanje gorila smeća za izolaciju plazmidne DNK. Dvije su stvari gotovo očite. Glavna stvar – jednom u populaciji divljih primata stalno prisutna P. falciparum, sposobni zaraziti ljude, rano će govoriti o potpuno iskorjenjivanju malarije, čak i ako je moguće izliječiti sve bolesne. Osim toga, postotak malarije među čimpanzama i gorilama bio je iznimno visok. To znači da se iu malim i visoko izoliranim populacijama, tropska malaria može učinkovito širiti. I ovo, zauzvrat, može rasvijetliti svoju povijest.


Like this post? Please share to your friends:

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