Znajdź zawartość

Dżuma trapi ludzkość od 5000 lat. W tym czasie wywołująca ją Yersinia pestis ulegała wielokrotnym zmianom, zyskując i tracąc geny. Około 1500 lat temu, niedługo przed jedną z największych pandemii – dżumą Justyniana – Y. pestis stała się bardziej niebezpieczna. Teraz dowiadujemy się, że ostatnio bakteria dodatkowo zyskała na zjadliwości. Pomiędzy wielkimi pandemiami średniowiecza, a pandemią, która w XIX i XX wieku zabiła około 15 milionów ludzi, Y. pestis została wzbogacona o nowy niebezpieczny element genetyczny. Naukowcy z Uniwersytetu Chrystiana Albrechta w Kilonii i Instytutu Biologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka przeanalizowali genom Y. pestis od neolitu po czasy współczesne. Mieli dostęp m.in. do szkieletów 42 osób, które zostały pochowane pomiędzy XI a XVI wiekiem na dwóch duńskich cmentarzach parafialnych. Wcześniejsze badania pokazały, że na początkowych etapach ewolucji patogen nie posiadał genów potrzebnych do efektywnej transmisji za pośrednictwem pcheł. Taka transmisja jest typowa dla współczesnej dżumy dymieniczej. W wyniku ewolucji Y. pestis znacząco zwiększyła swoją wirulencję, co przyczyniło się do wybuchu jednych z najbardziej śmiercionośnych pandemii w historii ludzkości, mówi doktor Joanna Bonczarowska z Instytutu Klinicznej Biologii Molekularnej na Uniwersytecie w Kilonii. Podczas naszych badań wykazaliśmy, że przed XIX wiekiem żaden ze znanych szczepów Y. pestis nie posiadał elementu genetycznego znanego jako profag YpfΦ, dodaje uczona. Profag, jest to nieczynna postać bakteriofaga, fragment DNA wirusa, który został włączony do materiału genetycznego zaatakowanej przez niego bakterii. Te szczepy Y. pestis, które mają w swoim materiale genetycznym YpfΦ, są znacznie bardziej śmiercionośne, niż szczepy bez tego profaga. Nie można więc wykluczyć, że to jego obecność przyczyniła się do wysokiej śmiertelności podczas pandemii z XIX/XX wieku. Naukowcy z Kilonii chcieli szczegółowo poznać mechanizm zwiększonej wirulencji Y. pestis z profagiem YpfΦ. W tym celu przyjrzeli się wszystkim białkom kodowanym przez tę bakterię. Okazało się, że jedno z nich jest bardzo podobne do toksyn znanych z innych patogenów. Struktura tego białka jest podobna do enterotoksyny wytwarzanej przez Vibrio cholerae (ZOT - zonula occludens toxin), która ułatwia wymianę szkodliwych substancji pomiędzy zainfekowanymi komórkami i uszkadza błonę śluzową oraz nabłonek, dodaje Bonczarowska. Uczona wraz z zespołem będą w najbliższym czasie badali wspomniane białko, gdyż jego obecność prawdopodobnie wyjaśnia zjadliwość współczesnych szczepów Y. pestis. Badacze zwracają uwagę, że szybka ewolucja patogenu zwiększa ryzyko pandemii. Nabywanie nowych elementów genetycznych może spowodować, że pojawią się nowe objawy. To zaś może prowadzić do problemów z postawieniem diagnozy i opóźnienia właściwego leczenia, które jest kluczowe dla przeżycia. Co więcej, niektóre szczepy Y. pestis już wykazują oporność na różne antybiotyki, co dodatkowo zwiększa zagrożenie, stwierdza doktor Daniel Unterweger, który stał na czele grupy badawczej. Naukowcy przypominają, że u innych bakterii również odkryto elementy podobne do YpfΦ, co może wskazywać na ich zwiększoną wirulencję. Zrozumienie, w jaki sposób patogen zwiększał swoją szkodliwość w przeszłości, a czasem robił to skokowo, pomoże nam w wykrywaniu nowych jego odmian i w zapobieganiu przyszłym pandemiom, wyjaśnia cel badań profesor Ben Krause-Kyora z Instytutu Klinicznej Biologii Molekularnej. Dżuma to wciąż jedna z najbardziej niebezpiecznych chorób. Śmiertelność w przypadku szybko nieleczonej choroby wynosi od 30% (dżuma dymienicza) do 100% (odmiana płucna). Obecnie najczęściej występuje w Demokratycznej Republice Konga, Peru i na Madagaskarze. Zdarzają się jednak zachorowania w krajach wysoko uprzemysłowionych. Na przykład w USA w 2020 roku zanotowano 9 zachorowań, z czego zmarły 2 osoby. « powrót do artykułu

Czarna Śmierć, największa pandemia w historii, trwała w latach 1346–1353. Wiemy, że wywołała ją bakteria Yersinia pestis, jednak jej źródła pozostają tajemnicą. Naukowcy z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Lipsku, Uniwersytetu w Tybindze oraz University of Stirling przebadali starożytne genomy Y. pestis i stwierdzili, że źródeł pandemii należy szukać w Azji Środkowej. Zaraza najpierw dotarła nad Morze Śródziemne na statkach wiozących towary z terytoriów kontrolowanych przez Złotą Ordę. Szybko rozprzestrzeniła się po Europie, Bliskim Wschodzie i Afryce Północnej. Trwająca kilka lat pandemia Czarnej Śmierci mogła zabić do 60% ludności opanowanych przez nią terenach. A później powracała w kolejnych, chociaż mniejszych, falach przez następnych 500 lat. Okres ten – trwający do początków XIX wieku – nazwano Pandemią Drugiej Fali. Jedna z najpowszechniej akceptowanych teorii mówiła, że źródłem Pandemii Drugiej Fali była Azja Wschodnia, w szczególności Chiny. Jednak podczas dotychczas prowadzonych prac archeologicznych nie znaleziono dowodów na występowanie choroby dalej na wschód niż okolice jeziora Issyk Kul w Kirgistanie. Dowody te wskazują, że w latach 1338–1339 doszło tam do epidemii, która zdewastowała okoliczne szlaki handlowe. Pochodziły one z wykopalisk przeprowadzonych przed 140 laty, kiedy to znaleziono miejsce pochówku z inskrypcjami w języku syryjskim. Od tamtej pory znalezisko budzi kontrowersje wśród specjalistów. Wówczas zidentyfikowano bowiem ofiary tajemniczej epidemii, nie można było jednak jednoznacznie stwierdzić, że była to ta sama choroba, która zabijała w czasie Czarnej Śmierci. Teraz uczeni z Niemiec i Wielkiej Brytanii przeprowadzili badania genetyczne szczątków znalezionych we wspomnianym grobie. Znaleźli tam DNA bakterii Yersinia pestis, a z odczytanych inskrypcji wiemy, że pochowano tam osoby, które w 1338 roku zmarły z powodu zarazy. Mogliśmy dzięki temu wykazać, że epidemia, o której mowa, to rzeczywiście dżuma, mówi Phil Slavin, jeden z autorów badań. Naukowcy musieli jeszcze odpowiedzieć na pytanie, czy to tam miał miejsce początek Czarnej Śmierci. Już wcześniejsze badania powiązały pojawienie się pandemii z wielką dywersyfikacją szczepów bakterii. Wydarzenie to zyskało nazwę Wielkiego Wybuchu zróżnicowania Y. pestis. Nie wiadomo jednak było, kiedy do niego doszło. Teraz autorzy najnowszych badań przyjrzeli się kompletnemu genomowi Y. pestis z Kirgistanu i przeanalizowali jego związki z innymi szczepami bakterii. Odkryliśmy, że szczepy z Kirgistanu znajdowały się dokładnie w centrum masowego różnicowania się Y. pestis. Innymi słowy, odkryliśmy dokładne źródło szczepu, który wywołał Czarną Śmierć oraz datę jego pojawianie się, czyli rok 1338, dodaje główna autorka badań, Maria Spyrou z Uniwersytetu w Tybindze. Powstaje jednak pytanie, skąd ten szczep się wziął? Czy wyewoluował lokalnie czy skądś przybył? Dżuma nie jest chorobą wyłącznie człowieka. Rezerwuarami bakterii są gryzonie na całym świecie. Szczep, który pojawił się w 1338 roku w okolicach jeziora Issyk Kul musiał pochodzić z takiego zwierzęcego rezerwuaru. Odkryliśmy, że współczesne szczepy dżumy najbliżej spokrewnione ze szczepem, który wywołał Czarną Śmierć, pochodzą z okolic gór Tien Szan, a więc są bardzo blisko miejsca, które zidentyfikowaliśmy jako źródło Czarnej Śmierci. To wskazuje, że bezpośredni przodek Czarnej Śmierci pochodzi z Azji Centralnej, dodaje Johannes Krause, dyrektor Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka. « powrót do artykułu

Naukowcom udało się zrekonstruować ważną część genomu historycznego patogenu - bakterii odpowiedzialnej za czarną śmierć, czyli epidemię dżumy, która spustoszyła Europę w XIV w. Na łamach Nature zaprezentowano nową metodę postępowania ze zniszczonymi fragmentami DNA, wypróbowaną na wariancie Yersinia pestis. Zaczęło się od drobnych elementów układanki, lecz dość szybko prace objęły odtwarzanie i sekwencjonowanie większych partii genomu. Wyniki kanadyjsko-niemiecko-amerykańskiego zespołu są niezwykle ważne, ponieważ pozwalają prześledzić ewolucję i zmiany zjadliwości patogenu na przestrzeni 660 lat, a to wiedza niezwykle przydatna z punktu widzenia zarządzania współczesnymi epidemiami. Dane genomiczne pokazują, że ten szczep bakteryjny, albo wariant, jest przodkiem wszystkich [bakterii] dżumy, jakie mamy teraz na świecie. Każdy współczesny wybuch epidemii to wynik działalności potomków średniowiecznej dżumy. Zrozumienie ewolucji tego zabójczego patogenu wprowadza nas w nową erę badań nad chorobami zakaźnymi - uważa genetyk Hendrik Poinar z McMaster University. Johannes Krause z Uniwersytetu w Tybindze przekonuje, że za pomocą metody wypróbowanej na Y. pestis będzie można w przyszłości odtworzyć genomy innych historycznych patogenów. Po wstępnym zbadaniu szczątków ponad 100 osób, ostatecznie naukowcy skupili się na miazdze zębowej 5 najbardziej obiecujących szkieletów z masowego grobu w przy drodze East Smithfield w Londynie. Jako pierwsi bezspornie wykazali, że za czarną śmierć odpowiadały właśnie pałeczki Y. pestis. Choć bakterie były obecne w średniowiecznych próbkach, wcześniejsze rezultaty odrzucono ze względu na zanieczyszczenia współczesnym DNA, m.in. bakterii glebowych. Międzynarodowej ekipie udało się odkodować niewielki plazmid pPCP1, który odpowiada za syntezę proteazy serynowej Pla (warunkuje ona inwazyjność patogenu, m.in. zdolność wnikania do komórek nabłonka). Dr Krause zastosował metodę molekularnego poławiania "wzbogaconych" fragmentów DNA pałeczek dżumy, które później poddawano sekwencjonowaniu. Okazało się, że plazmid pPCP1 jest identyczny jak u współczesnych Y. pestis. Oznacza to, że przynajmniej ta część informacji genetycznej niewiele się zmieniła na przestrzeni ubiegłych 600 lat.

Co może zrobić bakteria, gdy do ataku na organizm człowieka jest jej potrzebne białko, które niewiele później okazuje się idealnym celem dla układu odpornościowego? Badania nad bakteriami spokrewnionymi z mikroorganizmem powodującym dżumę wykazały, że doskonałym rozwiązaniem jest "ukrycie" newralgicznej proteiny zaraz po wniknięciu do ciała gospodarza. Odkrycia dokonali naukowcy z Centrum Badań nad Infekcjami im. Helmholtza w niemieckim mieście Braunschweig. Podczas badań nad jednym z białek wytwarzanych przez bakterie z rodzaju Yersinia odkryli oni niezwykły mechanizm pozwalający na odróżnienie środowiska zewnętrznego od wnętrza ciała człowieka na podstawie zmian temperatury. W centrum uwagi badaczy z Braunschweig było białko RovA, znane od pewnego czasu ze swojej zdolności do regulowania aktywności niektórych genów. Jednym z jego "celów" jest gen kodujący inwazynę - białko pozwalające patogenowi na skuteczne zaatakowanie organizmu gospodarza. Choć zjawisko ukrywania tej cząsteczki po zainfekowaniu organizmu człowieka było znane od pewnego czasu, nikt nie wiedział, dlaczego tak się dzieje. Szczegółowe badania nad strukturą RovA wykazały, że proteina ta zmienia swój układ przestrzenny (konformację) pod wpływem zmian temperatury. Jej cząsteczki inaczej wyglądają w temperaturze pokojowej, a inaczej - w temperaturze 37°C, typowej dla wnętrza organizmu człowieka. Efektem zmiany konformacji jest "wyciszenie" genu kodującego inwazynę, dzięki czemu bakteria staje się niemal niewidoczna dla układu odpornościowego. Co więcej, zmieniona strukturalnie cząsteczka aktywuje geny ułatwiające rozprzestrzenianie się w ciele gospodarza, a niewiele później... rozkłada sama siebie, gdyż nie jest już więcej potrzebna. Przy tak zaawansowanej optymalizacji metabolizmu aż trudno się dziwić, że najsłynniejszy z przedstawicieli rodzaju Yersinia wywołał w średniowieczu epidemię, która doprowadziła do śmierci 1/3 mieszkańców Europy...

Podczas wykopalisk zbiorowej mogiły prowadzonych na wyspie w Lagunie Weneckiej odnaleziono czaszkę pochowaną z otwartymi ustami, w które wbito kamienny kołek. Grób jest datowany na średniowiecze, a wg doktora Matteo Borriniego z Uniwersytetu we Florencji, takim zabiegom poddawano wampirzyce – przebicie fragmentem skały uniemożliwiało żerowanie na zmarłych na dżumę oraz atakowanie żywych. Włoch opowiedział o swoich odkryciach na konferencji Amerykańskiej Akademii Medycyny Sądowej w Denver. Antropolog udowadniał, że w średniowiecznej Europie wierzono, że dżuma rozprzestrzeniała się właśnie przez kobiety-wampiry. Kiedy pogrzebano je obok ofiar czarnej śmierci, żywiły się nimi, aż zyskiwały na tyle siły, by udać się na polowanie na żywych. Gryząc, zarażały kolejnych ludzi. Skąd pomysł, że ludzie zmarli na dżumę to wampiry? Powodem może być krew wydobywająca się z ust denata. Powoduje ona, że całun zapada się do środka i rozrywa. Kobietę z kamiennym kołkiem w ustach znaleziono na wyspie Lazzaretto Nuovo. Zbiorowy grób powstał po wybuchu epidemii dżumy w 1576 roku. Wcześniej (w 1468 r.) władze Wenecji utworzyły tam lazaret, gdzie na czas kwarantanny umieszczano osoby z podejrzeniem choroby. Kamień został wepchnięty w usta kobiety z taką siłą, że złamano jej kilka zębów. Grabarze byli zobowiązani do poszukiwania na całunach wokół ust śladów ugryzienia. Czaszka domniemanej wampirzycy jest pierwszą, która może zostać zbadana przez lekarza sądowego. Komentując znalezisko, Peer Moore-Jansen z Wichita State University podkreśla, że podobne szkielety znajdowano wcześniej w Polsce.

Mikrobiolodzy odkryli bakterię, która, podobnie jak pałeczka dżumy Yersinia pestis, przenosi się ze szczurów na ludzi najprawdopodobniej za pośrednictwem pcheł. Może ona powodować poważne choroby serca. Badacze obawiają się, że popularne w Europie szczury wędrowne są jej nosicielami. Nowy gatunek Bartonella rochalimae odkryto u 43-letniej pacjentki, Amerykanki, która przez 3 tygodnie podróżowała po Peru. Kobieta miała wysoką gorączkę (39 stopni), powiększoną śledzionę oraz zagrażającą życiu anemię. Przez dwa tygodnie od powrotu cierpiała na bezsenność. Objawy przypominały dur brzuszny. Na początku lekarze sądzili, że chora jest zainfekowana bakteriami Bartonella bacilliformis. Dlatego zdiagnozowano gorączkę Oroya i zaordynowano odpowiednią do tego antybiotykoterapię. Stan kobiety szybko powrócił do normy, ale po dalszych badaniach mikrobiolodzy stwierdzili, że mają do czynienia z nieznanym dotąd patogenem. Wiedząc to, naukowcy postanowili sprawdzić, czy przenoszą go szczury żyjące w najbliższym otoczeniu człowieka. Wcześniej udało się stwierdzić, że gryzonie są nosicielami kilku innych gatunków bakterii z rodzaju Bartonella, np. B. elizabethae, które powodują zapalenie wsierdzia (łac. endocarditis) czy B. grahamii, odpowiedzialnych za przypadki zapalenia siatkówki i nerwu wzrokowego. Mikrobiolodzy nie są pewni, jaką drogą przenoszą się patogeny, ale najprawdopodobniej przez pchły. Ctenophthalmus nobilis, pchła, która żyje na nornicach rudych (Myodes glareolus), zaraża kilkoma gatunkami Gram-ujemnych bakterii z rodzaju Bartonella. Poza tym mikroorganizmy te stwierdzano na pasożytach myszoskoczków, szczurów bawełnianych oraz szczurów wędrownych. Niedawno Tajwańczycy z zespołu profesora Chao-Chin Changa z National Chung Hsing University pobrali próbki od 58 gryzoni: 53 szczurów wędrownych, 2 myszy domowych oraz 3 szczurów śniadych. U 6 osobników stwierdzono bakterie Bartonella; 5 stanowiły szczury wędrowne (były to przypadki nosicielstwa B. elizabethae), a w przypadku 1 szczura śniadego wykryto obecność B. tribocorum (Journal of Medical Microbiology). Od początku lat 90. odkryto 20 gatunków bakterii z rodzaju Bartonella. Są one groźne dla człowieka, gdyż powodują choroby serca, śledziony oraz układu nerwowego. W czerwcu ubiegłego roku Bartonella rochalimae została wyizolowana przez biologów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco, Massachusetts General Hospital oraz Centrum Kontroli i Zapobiegania Chorobom. Bakteria ta jest bliską krewną Bartonella quintana, która podczas pierwszej i drugiej wojny światowej dała się żołnierzom we znaki pod postacią gorączki okopowej (wołyńskiej). Przenosiła ją wesz odzieżowa (Pediculus humanus humanus). Inną dobrą krewną nowego mikroba jest też odkryta w połowie lat 90. B. Henselae. Na ślad tej ostatniej natrafiono w San Francisco. Wywołuje ona chorobę kociego pazura.

W czasach gdy prasa straszy nas w sezonie ogórkowym ptasią grypą, ludziom może zagrażać prawdziwe niebezpieczeństwo. Naukowcy informują o rosnącej liczbie zachorowań na dżumę. Czarna Śmierć, która pustoszyła Europę w średniowieczu, nie przeszła do historii. W ciągu ostatnich 20 lat każdego roku zabijała 100-200 osób na świecie. To niewiele, jednak ostatnio zauważono wzrost liczby zachorowań. Uczeni przestrzegają, że dżuma wyjątkowo łatwo się rozprzestrzenia, jest bardzo zaraźliwa i śmiertelna. Jeśli wymknie się spod kontroli możemy być świadkami epidemii. Dżumę przenoszą głównie gryzonie, może też rozprzestrzeniać się drogą kropelkową. A populacji gryzoni ani ich przemieszczania się nie jesteśmy w stanie kontrolować w skali globalnej. Światowa Organizacja Zdrowia informuje, że od wielu lat liczba chorych utrzymuje się na poziomie 1-3 tysięcy. Większość przypadków zachorowań ma miejsce na Madagaskarze, w Tanzanii, Mozambiku, Malawi, Ugandzie i Demokratycznej Republice Konga. Ale i w Stanach Zjednoczonych zdarzają się przypadki dżumy. Choruje tam 10-20 osób rocznie. Specjalistów martwi jednak fakt, że po dziesięcioleciach spokoju znowu zanotowano wzrost liczby chorych. Ponadto uczeni przestrzegają, że brak badań nad dżumą może okazać się zgubnym, gdy zostanie ona użyta jako broń biologiczna. W takiej roli stosowano ją w średniowieczu, gdy za pomocą katapult to obleganych miast wstrzeliwano ciała zmarłych na dżumę. W czasie II wojny światowej Japończycy eksperymentowali z bombami w których znajdowały się zakażone pchły. Po wojnie wykorzystanie dżumy jako broni biologicznej rozważały USA i ZSRR. Przy obecnym stanie techniki możliwe jest wyprodukowanie aerozolu zawierającego bakterie dżumy. Stąd też niepokój niektórych lekarzy.