Chcąc lepiej zrozumieć pochodzenie i przemieszczanie się dżumy dymieniczej w czasach starożytnych i współczesnych, naukowcy z McMaster University, University of Sydney i University of Melbourne przeprowadzili żmudne szczegółowe badanie setek współczesnych i starożytnych sekwencji genomu, tworząc największa tego typu analiza.
Pomimo ogromnych postępów w technologii i analizie DNA, pochodzenie, ewolucja i rozprzestrzenianie się zarazy nadal są niezwykle trudne do ustalenia.
Dżuma jest odpowiedzialna za dwie największe i najbardziej śmiercionośne pandemie w historii ludzkości. Jednak ich przypływy i odpływy, dlaczego niektóre wymierają, a inne utrzymują się przez lata, wprawiły naukowców w zakłopotanie.
W artykule opublikowanym dzisiaj w czasopiśmie Communications Biology, naukowcy McMaster wykorzystują obszerne dane i analizy, aby sporządzić wykres tego, co mogą o bardzo złożonej historii Y. pestis, bakterii wywołującej dżumę.
Badania obejmują analizę ponad 600 sekwencji genomów z całego świata, obejmujących pierwsze pojawienie się zarazy u ludzi 5000 lat temu, dżumę Justyniana, średniowieczną czarną śmierć i obecną (lub trzecią) pandemię, która rozpoczęła się na początku XX wiek.
„Dżuma była największą pandemią i największym wydarzeniem śmiertelności w historii ludzkości. Kiedy się pojawiła i od jakiego gospodarza może rzucić światło na to, skąd się wzięła, dlaczego nieustannie wybuchała przez setki lat i wygasała w niektórych lokalizacjach, ale utrzymywała się w innych. I ostatecznie, dlaczego zabił tak wielu ludzi” – wyjaśnia genetyk ewolucyjny Hendrik Poinar, dyrektor Ancient DNA Center w McMaster.
Poinar jest głównym badaczem w Michael G. DeGroote Institute for Infectious Disease Research i McMaster’s Global Nexus for Pandemics & Biological Threats.
Zespół zbadał genomy szczepów o ogólnoświatowym rozmieszczeniu iw różnym wieku, i ustalił, że Y. pestis ma niestabilny zegar molekularny. To sprawia, że szczególnie trudno jest zmierzyć tempo, w jakim mutacje gromadzą się w jego genomie w czasie, co jest następnie wykorzystywane do obliczania dat pojawienia się.
Ponieważ Y. pestis ewoluuje w bardzo wolnym tempie, prawie niemożliwe jest dokładne określenie miejsca jego pochodzenia.
Ludzie i gryzonie przenieśli patogen na całym świecie poprzez podróże i handel, umożliwiając mu rozprzestrzenianie się szybciej niż ewoluował jego genom. Na przykład sekwencje genomowe znalezione w Rosji, Hiszpanii, Anglii, Włoszech i Turcji, mimo że dzielą je lata, są identyczne, co stwarza ogromne wyzwania w określaniu drogi transmisji.
Aby rozwiązać ten problem, naukowcy opracowali nową metodę rozróżniania określonych populacji Y. pestis, umożliwiając im identyfikację i datowanie pięciu populacji w całej historii, w tym najsłynniejszych starożytnych linii pandemicznych, które według obecnych szacunków pojawiły się dziesiątki lat, a nawet stulecia przed pandemią została historycznie udokumentowana w Europie.
„Nie można myśleć o zarazie jako o pojedynczej bakterii” – wyjaśnia Poinar. „Kontekst jest niezwykle ważny, co pokazują nasze dane i analizy”.
Aby właściwie zrekonstruować pandemie z przeszłości, teraźniejszości i przyszłości, równie istotne są konteksty historyczne, ekologiczne, środowiskowe, społeczne i kulturowe.
Wyjaśnia, że same dowody genetyczne nie wystarczą do zrekonstruowania czasu i rozprzestrzeniania się krótkoterminowych pandemii dżumy, co ma implikacje dla przyszłych badań związanych z przeszłymi pandemiami i postępem trwających epidemii, takich jak COVID-19.