Наука: Како ДНК древних бактерија и вируса може да користи данашњој медицини

У 16. веку, у земљи данас познатој као Мексико, дошло је до наглог и драматичног пада броја становника.

Болест се раширила пошто су Европљани освојили територију, последица тога јесте смрт умрли су милиони домородаца.

Све донедавно, веровало се да су Европљани донели болест са собом из Европе, али који патоген је тачно одговоран није било познато.

Тим научника успео је сада да издвоји древну виралну ДНК из зуба жртава епидемија, закопаних дубоко испод колонијалне болнице и капеле у Новом Мексику.

ДНК показује да су жртве биле заражене вирусом хепатитиса Б и људским правовирусом Б19.

Уместо да је европског порекла као што се раније мислило, истраживачи су открили да су вируси највероватније потекли из Африке.

„Вируси делују као да су афричког порекла, а тројица људи које смо анализирали генетички су били Африканци", каже Марија Ц. Авила Аркос, ванредна професорка из Међународне лабораторије за истраживање људског генома са Националног аутономног универзитета Мексика.

У оно време, европски трговци и колонизатори насилно су поробљавали Африканце и слали их хиљадама километара до америчког континента.

Сурови услови на бродовима омогућили су да се инфекције брзо рашире.

„Ове људе су отимали, а потом нагуравали у претрпане, нехигијенске бродове у потпуно нељудским условима.

„Кад је вирус стигао у Америку, домородачки народи му претходно ниси били изложени, па су били екстремно рањиви. То је искоренило огроман део домородачке популације", каже Авила Аркос.

Прекрајање историје

Откриће је једно од најновијих на пољу палеомикробиологије, у којој истраживачи извлаче фрагменте ДНК микроба из вековима старих скелета.

ДНК се потом реконструише, омогућавајући научницима да дијагностификују болест или стања стотинама или чак хиљадама година после смрти особе.

Овом техником се сада мења како доживљавамо и разумемо властиту прошлост.

Катастрофална болест, велике богиње, убила је како се процењује 300 милиона људи само у 20. веку.

Порекло вируса вариола који изазива велике богиње одувек је било непознато.

На основу анегдотских извора, историчари су веровали да је могао да буде присутан још од 10.000. године п.н.е, али све донедавно није било научног доказа, а најстарији случај из 17. века потврђен је уз помоћ ДНК издвојене из литванске мумије.

Међутим, 2020. године тај датум померен је још више уназад, кад су Барбара Мулеман, докторанткиња са Универзитета у Кембриџу и њене колеге су издвојиле вирус вариоле из зуба скелета Викинга датираних из 600. години н.е.

Скелети су ископани из 11 гробних места у Данској, Норвешкој, Русији и Великој Британији.

Велике богиње су пронађене и у бројним посмртним остацима са Оланда, острва уз источну обалу Шведске са дугом историјом трговине.

Откриће претходи најраније потврђеним случајевима великих богиња за 1.000 година.

Студија пружа јасне доказе да су Викинзи, који су често путовали по читавој Европи и даље од ње, са собом носили велике богиње.

За то време, анализа древне ДНК расветлила је и порекло куге.

У студији из 2015. године анализирала се ДНК микроба из зуба 101 скелета.

Резултати су показали да се бактерија која изазива кугу, Y. pestis, ширила међу људима најмање 3.000 година пре првих документованих пандемија куге.

Истраживачи су открили бактерију Ј. пестис у ДНК седам скелета, најстарији је умро пре 5.783 година.

Иако се савремена куга обично шири путем пацова који носе заражене буве, студија је показала да бактерија куге није стекла мутације неопходне да се заразе буве све до преласка у 1. миленијум п.н.е.

Пре тога се вероватно ширила људским контактом, што је довело до мање озбиљне плућне куге.

Једном кад је стекла способност да зарази буве, почела је брзо да се шири, што је довело до епидемија бубонске куге (Црна смрт), пандемије која је истребила пола европске популације у 14. веку.

Древна ДНК мења начин на који доживљавамо и једну другу тешку болести: сифилис.

Раније се веровало да се прва епидемија сифилиса у Европи десила 1495. године у Италији, непосредно пошто се Кристофер Колумбо вратио са првог путовања у Америку.

Ова сексуално преносива болест подивљала је међу пешадијом француског краља Шарла VIII, који је у то време планирао да освоји Напуљску краљевину.

Ова тешка болест се потом брзо раширила Европом.

Пошто је епидемија избила непосредно после повратка Колумба и његове посаде са првог прекоокеанског путовања, већина историчара веровала је да се сифилис раширио Европом из онога што се у оно време звало „Нови свет".

Међутим, све је више доказа у корист друге теорије.

Верена Шунеман, професорка археолошке науке са Универзитета у Базелу и Универзитета у Цириху, 2020. године је предводила тим који је издвојио ДНК из девет појединаца чије су кости носиле карактеристичне лезије сифилиса.

Посмртни остаци су ископани из гробља у Финској, Естонији и Холандији.

Истраживачи су открили најмање три различита соја Трепонеме палидум, патогена који изазива сифилис, као и других болести попут фрамбезије, која сада може да се нађе само у тропима.

Карбонско датирање скелета и ковчега потврдило је да су ови појединци умрли између раног до касног 15. века, сугеришући да је сифилис већ кружио Европом пре него што се Колумбо вратио са првог путовања.

Погледајте и ову причу

Прорачуни засновани на стопи мутације бактерије сифилиса указују и да порекло болести претходи времену доласка Колумба.

„Знамо да је ширење патогена повезано са трговачким путевима.

„Видимо сифилис, кугу и лепру - кад год су људи започели путовање и трговину, они су пружили прилику и патогенима да путују", каже Шунеман.

То значи да ДНК микроба не може да нам каже више од тога о историји древних пандемија.

ДНК сама по себи није проблем.

Иако ДНК пропада током времена, истраживачи су секвенцирали геном крзненог мамута који је живео пре милион година.

Међутим, врло је вероватно да пре око 12.000 година, кад су људи усвојили пољопривреду и земљорадњу, нису били у контакту довољно да би изазвали пандемију.

„Потребна је одређена количина људи да би се заправо преносиле болести, тако да се обично појављују уз прве градове. Кад су људи почели да се насељавају, тад су ударале пандемије", каже Шунеман.

Трагови из зуба

Сјајно место за тражење ДНК древних миокроба је зубни плак.

Ова лепљива наслага, која се таложи на вашим зубима ако их не перете правилно, заточи бактерију, изазивајући пропадање зуба и болест десни.

Коначно, куга пролази кроз процес минерализације кад се стврдњава, „заробишви" у себи ДНК древних оралних бактерија и вируса.

Декодирање ових генома микроба дају научницима приступ правој ризници информација о здрављу наших предака.

На пример, мултинационални Медицински пројекат користи човечји зубни плак да састави историјат како селепра лечила у Средњем веку у Европи.

Предвођен Емануелом Кристијани са Универзитета Сапијенца у Риму, тим је анализирао зубни каменац ископан из средњевековних гробница Светог Леонарда у Питербороу, у Енглеској и Сент Томаса де Азијеа, у Француској.

Тим је пронашао трагове ђумбира у неким појединцима, сугеришући да су постојали покушаји да се излечи ово стање.

Константин Афрички, славни лекар из 11. века, писао је о припремању оралних лекова са ђумбиром и другим биљем да би ублажили болове у стомаку коју изазива лепра.

У неким пацијентима је пронађена и жива, која је могла да се користи да прекрије несавршености на кожи и као крема против болова.

Ово сугерише да су, да се болесници нису стигматизовали, већ неговали.

Постављање дијагнозе срчаних болести и Алцхајмера

Секвенцирање зубне ДНК може да нам каже нешто више о заразним болестима које је имала преминула особа.

У будућности би технологија могла и да открије какав је био орални микробиом човека, огромна и разнолика колекција бактерија, археја и гљивица које живе у вашим устима и око њих.

Ове информације би, заузврат, могле да нам кажу нешто о преовладавању непреносивих болести у древна времена.

Непреносиве болести су хронична стања која нису последица једног заразног агенса.

Оне подразумевају стања као што су срчана болест, дијабетес, реуматоидни артритис и Алцхајмерова болест.

„Неке студије, старе деценијама уназад, показују како су орално здравље и орални микробиом повезани са овим стањима", каже Ебигејл Ганц, биолошка антрополошкиња са Државног универзитета у Пенсилванији.

У једном скорашњем чланку, Ганц тврди да бисмо, будући да су везе између оралног микробиоима и непреносивих болести толико чврсте, могли да искористимо ДНК древних микроба да закључимо да ли су и древни људи патили од тих стања.

Иако се она често доживљавају као савремене болести које изазивају нездрави стил живота, заправо не знамо до које мере су биле распрострањене код наших предака, зато што огромна већина непреносивих болести не оставља препознатљиве трагове у скелету.

Међутим, има трагова да су били присутне, мада не у толикој мери као данас.

„У древној египатској литератури у неким од најраније записаних трагова имате описе који изгледају као дијабетес, као што је сведочење о слаткастом мирису урина", каже Ганц.

„Претпоставља се да су људи у прошлости живели кратким, бруталним животима, али многи од њих су заиста доживели старост и сигурно су искусили ове непреносиве болести", додаје Ганц.

Она предводи пројекат Древне системске болести, који жели да разоткрије везу између древних људских микробиома и присуства непреносивих болести.

До сада је анализирала скелете 192 Британаца који датирају између средњевековног до индустријског периода.

Пројекат подразумева детаљно декодирање ДНК микроба пронађених у зубном плаку да би се открило које бактерије и вирусе је имала особа кад је умрла.

То се потом пореди и доводи у везу са знаним маркерима болести присутним у њеном скелету.

„Има разних лезија у скелетима који указују на болест", каже Ганц.

На пример, шупљине или апсцеси у зубима могу да сугеришу да је неко имао периодонталну болест.

Анализом костију можете да препознате и знаке системске инфламације.

Артритис може да доведе до визуелне деформације у морфологији костију.

Постоје добри разлози да се верује како су највеће транзиције попут пољопривредне револуције извршиле огроман утицај на људско здравље.

„Кости су живе ствари које се мењају током животног века, тако да попримају различите облике и текстуре у зависности од тога да ли неко активно доживљава стрес", каже Ганц.

Кад буде довршено, истраживање би требало да омогући научницима да проуче орални микробиом скелета и искористе ту информацију да израчунају вероватноћу да су ти људи патили и од неке хроничне болести.

Ово ће омогућити истраживачима да прате како су се стања као што су артритис и гојазност мењали током времена, па и какав су ефекат, ако уопште, на ова стања имали пољопривредна револуција, индустријализација и урбанизација.

Постоје добри разлози да се верује да су велике транзиције као што су ове извршиле огроман утицај на људско здравље.

На пример, студија из 2013. године Ганцове надређене Лоре Вејрих, ванредне професорке антропологије на Државном универзитету у Пенсилванији, открила је да се орални микробиом наших предака променио.

Постао је нездравији пошто смо се пребацили са ловаца-сакупљача на земљораднике.

Налази истичу улогу коју су патогени имали у обликовању људске историје.

Али овакво истраживање нема само историјску важност, већ би могло да се искористи и за унапређење здравља савремених људи.

Један од циљева истраживања Вејнрих је да се развију трансплантације микробиома - замена нездравог оралног микробиома за здрави.

„Замислите да једног дана више не морате да перете зубе јер у устима имате микробе који не изазивају оралне болести - до тога бисмо могли да стигнемо проучавањем какве су микробе људи имали пре широко распрострањеног присуства ових модерних оралних болести.

„Увек говорим људима да бих волела да имам зубе као Неандерталка зато што су Неандерталци углавном имали сјајно орално здравље. Кад бисмо могли да узмемо њихов микропски састав и искористимо га као водич како да развијемо трансплантацију савремених оралних микроба, поправили бисмо тренутну ситуацију у којој смо - да ће 90 одсто Американаца током живота добити каријес", каже Вејрич.

Погледајте и ову причу

Пратите нас на Фејсбуку,Твитеру и Вајберу. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]