Ті, хто вижив після «Чорної смерті», передали нащадкам гени стійкості до чуми, проте за це доводиться дорого платити. Вчені провели нове дослідження, аби зрозуміти, як саме. Їм допоміг аналіз давньої ДНК.
«Чорна смерть» – знову і знову
«Чорна смерть», або пандемія бубонної чуми XIV століття, спричинена бактерією Yersinia pestis, забрала життя від 30 до 50% населення Європи лише за п'ять років. Після цього на континенті спостерігалися спалахи захворювання кожні кілька років. І все-таки кожна наступна несла менше смертей, ніж попередня. Вчені довго не могли зрозуміти чому.
Чумна паличка (Yersinia pestis) – вид грамнегативних бактерій із сімейства Yersiniaceae. Інфекційний агент бубонної чуми також може викликати чумну пневмонію і септичну чуму.
Згідно з однією з теорій, рівень смертності знизився через еволюційні зміни бактерії Yersinia pestis або європейських культурних звичаїв, що розвинулися, пов'язаних з гігієною. Однак поліпшення виживання могло з'явитися і в результаті швидкого відбору, викликаного пандемією. Згідно з припущенням вчених, у цьому сценарії люди з генами стійкості до чуми виживали частіше і таким чином передавали їх наступному поколінню з більшою швидкістю.
Перевірка ідеї
Щоб перевірити цю гіпотезу, експерти зібрали понад 500 зразків ДНК із останків людей, які померли до, під час чи невдовзі після того, як «Чорна смерть» охопила Англію та Данію.
Для аналізу дослідники витягли ДНК із останків, похованих у лондонських чумних ямах Іст-Смітфілд. Це цвинтар площею приблизно 2 га, який використовували для масових поховань між 1348 та 1350 роками. Вони зібрали 318 зразків зі Смітфілда та інших місць Лондона, а також 198 зразків із п'яти місць у Данії. ДНК отримали від людей, які померли за 500 років до початку Чорної смерті і до 450 років після її закінчення. Причому багато хто з цих зразків узяв у людей, які були в «епіцентрі подій».
Експеримент із частинами гена
ДНК виявилася сильно деградована і змішана з іншого ДНК довкілля, зокрема залишеної мікробами. Тому біологи вивчили лише невеликі його ділянки. Вони зосередилися приблизно на 350 специфічних генах, які беруть участь у роботі імунної системи, а також приблизно на 500 ширших областях геному, раніше пов'язаних з імунними порушеннями.
Серед генів, пов'язаних з імунітетом, команда виділила 245 генних варіантів – специфічних «ароматів» різних генів. Їхня особливість у тому, що вони особливо сильно поширилися у лондонців після початку пандемії. Чотири з них виявили у зразках із Данії.
За словами вчених, широкий спектр генів працює разом, щоб викликати імунну відповідь проти патогенів, таких як Y. pestis. З цього випливає, що багато цих генів підпадуть під дію природного відбору під час пандемії. Крім того, зразки з Англії та Данії можуть відрізнятися різними моделями мінливості цих генів.
Щоб з'ясувати, чи захищають зазначені гени людей від чуми і яким чином вони зібрали імунні клітини, відомі як макрофаги, у живих людей. Біологи проаналізували їхній генетичний склад, а потім піддали клітини впливу Yersinia pestis у чашках Петрі.
«Червоний прапор» для імунітету
Один ген – ERAP2 – виявився ключовою зброєю в арсеналі імунних клітин. Принаймні у чашках Петрі макрофаги, що несуть дві копії версії ERAP2, вбивали Y. pestis більш ефективно, ніж макрофаги з однією копією варіанта гена або без неї. ERAP2 містить інструкції щодо створення білка, який допомагає імунним клітинам відображати на своїй поверхні частинки таких чужорідних загарбників, як бактерії. Це піднімає червоний прапор для інших імунних клітин, закликаючи їх допомогти в боротьбі з вірусом.
Макрофаги також виділяють речовини, які називаються цитокінами, щоб згуртувати імунну систему для боротьби з патогенами. Виявилося, що набір цитокінів, що виділяються клітинами, варіюються в залежності від того, які версії гена ERAP2 вони несуть.
За все треба платити
Постчумна версія ERAP2 справді дала носіям перевагу перед «Чорною смертю», хоча дослідження в лабораторних чашках не повністю відображають те, що відбувається з людиною в реальному житті, наголошують вчені.
І все ж, цей захист від чуми міг дорого коштувати. Згідно зі звітом журналу Clinical and Translational Gastroenterology, версія ERAP2, яка захищає від Y. pestis, є відомим фактором ризику хвороби Крона. Автори дослідження зазначили, що інші генетичні варіанти, зазначені у новому дослідженні, пов'язані з підвищеним ризиком аутоімунних захворювань, включаючи ревматоїдний артрит та вовчак.
Однак під час пандемії це було неважливо. Терміновість пандемії зробила компроміс неминучим. Подібні компроміси, мабуть, були і під час інших історичних спалахів, до і після Чорної смерті. Відлуння цих подій все ще можна спостерігати у ДНК сучасних людей.
