Ученые раскрыли механизмы, которые позволили чуме адаптироваться к различным условиям для выживания, исследуя ее генетические изменения и эволюционные стратегии.
Специалисты из Университета Макмастера в Канаде совместно с Институтом Пастера во Франции провели исследование, которое помогло рассекретить генетическую загадку одного из самых древних патогенов — бактерии Yersinia pestis, ответственной за возникновение бубонной чумы. В ходе работы был выявлен единственный ген, который играет ключевую роль в способности чумы выживать на протяжении многих веков, изменяя уровень своей смертоносности, но в конечном итоге бактерия всё равно исчезает. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
В процессе своей работы ученые исследовали сотни образцов Y. pestis — от останков умерших в ходе средневековых эпидемий до современных штаммов. Исследование показало, что ген pla был основным фактором, влияющим на способность бактерии выживать и изменять свою вирулентность. Этот ген предоставляет чуме возможность бесшумно проходить через иммунную защиту организма и достигать лимфатических узлов, а затем распространяться внутри тела.
Эксперименты с мышами продемонстрировали, что высокая активность гена делает бактерию очень опасной — болезнь развивалась стремительно и нередко приводила к смерти. Однако со временем происходит уменьшение числа копий гена, что ведёт к более легкому течению инфекции: смертность снижается на 20%, а продолжительность болезни возрастает. Жертвы остаются в живых дольше и за этот период могут заразить большее число людей, тем самым способствуя выживанию самого патогена.
Подобные изменения наблюдались как минимум дважды в истории: в первую очередь, во время Юстиниановой чумы (VI–VIII века), а затем во время второй пандемии, охватившей Черную смерть XIV века. Примерно через 100 лет после начала каждой из пандемий, Y. pestis проходила эволюционные изменения, теряя копии гена pla. Однако «умеренные» формы со временем вымирали.
«Мы фиксируем поразительное сходство в эволюционном процессе древних и современных штаммов: снижение вирулентности выступает как стратегия выживания, которая, однако, в конечном итоге приводит к исчезновению», — отметил Хендрик Пойнар, один из авторов работы и директор Центра ДНК при Университете Макмастера.
Учёные также акцентируют внимание на том, что пандемии чумы в первую очередь затрагивали популяции крыс. Черные крысы, особенно в городах, становились идеальными разносчиками инфекции. Чем дольше зараженные крысы оставались в живых, тем дольше патоген сохранялся.
«Люди были случайными жертвами. Основное событие происходило среди крыс», — добавил Пойнар.
Работа исследователей способствует пониманию эволюции патогенов с течением времени и факторов, приводящих к снижению активности пандемий. Это знание представляет интерес не только для историков, но и для эпидемиологов, которые сталкиваются с новыми угрозами в современном мире.
Данные исследования также напоминают о важности контроля за популяциями грызунов и других носителей инфекций, что может стать ключевым элементом в предотвращении вспышек заболеваний. Учитывая современный уровень глобализации и передвижения людей, подобное понимание динамики патогенов может помочь в разработке более эффективных стратегий борьбы с подобными инфекциями в будущем.
Кроме того, исследования Y. pestis могут послужить образцом для оценки других патогенов, поскольку механизмы адаптации и изменения вирулентности могут быть схожи у различных микробов и вирусов, что открывает новые горизонты для исследований в области медицины и эпидемиологии.
