Znajdź zawartość

Bakteria wąglika atakuje ludzkość od niepamiętnych czasów. Badania przeprowadzone w Cornell College of Veterinary Medicine wykazały, że w toku ewolucji ludzie wielokrotnie nabywali większej odporności na wąglika. Doszło do tego wówczas, gdy w ich diecie w większym stopniu pojawiło się mięso przeżuwaczy czy po upowszechniania się rolnictwa. Dzięki temu Homo sapiens, przede wszystkim Europejczycy i ich potomkowie, posiada mniej receptorów umożliwiających zakażenie wąglikiem. Znaleźliśmy dowody na wieloetapową adaptację ludzi do współistnienia z wąglikiem. To najważniejsze nasze odkrycie, mówi profesor Charles Danko, który stał na czele grupy badawczej. Głównym gospodarzem wąglika są przeżuwacze, jak krowy czy owce. Zwierzęta, pożywiając się, wdychają spory wąglika znajdujące się w trawie, zarażają się i wkrótce giną od toksyn wytwarzanych przez bakterie. Z rozkładających się ciał zwierząt bakterie wracają do gleby i roślin i cykl się powtarza. Zanim Danko nie przeprowadził swoich badań, nie było jasne, jak ludzie zostali włączeni w ten cykl. Naukowcy badali ekspresję genów u wielu różnych gatunków i prowadzili badania na próbkach pobranych od ludzi i naczelnych. Okazało się, że receptor toksyny wąglika ANTXR2, który umożliwia wniknięcie toksyny do komórek, jest obecny u wielu gatunków ssaków, w tym u naczelnych. Ekspresja genu ANTXR2 jest stała na przestrzeni ponad 100 milionów lat ewolucji. Jednak okazuje się, że u ludzi doszło do olbrzymiego jej spadku. I to nas zainteresowało, mówi Danko. Na przykładzie przeprowadzonych badań dobrze widać ewolucję w praktyce. Wynika z nich bowiem, że pierwsi ludzie, którzy pojawili się w subsaharyjskiej Afryce, coraz częściej zjadali zwierzęta przeżuwające. Mieli więc większy kontakt z wąglikiem niż ich zwierzęcy przodkowie. Wąglik musiał doprowadzić do wymarcia wielu z pierwszych społeczności. Przeżyli ci ludzie, którzy posiadali naturalną odporność na wąglika, np. mieli mniej receptorów ANTXR2. Następnie naukowcy sprawdzili różne populacje pod kątem ekspresji wspomnianego genu. Wzięli pod lupę m.in. Europejczyków, Chińczyków, Japończyków i Joruba. Odkryli, że u wszystkich widoczne jest zmniejszenie ekspresji tego receptora. Jednak u Europejczyków jest ona najmniejsza. Zgadza się to z wcześniejszymi obserwacjami, z których wynikało, że Europejczycy są mniej wrażliwi na toksynę wąglika niż Azjaci czy Afrykanie. Nasze badania dowodzą, że Europejczycy dłużej niż inne populacje mają kontakt z wąglikiem, stwierdza Danko. To nabywanie odporności zgodne jest z wzorcami ludzkiej migracji i rozprzestrzeniania się rolnictwa. Jednym z przykładów takiego kontaktu jest „choroba sortowaczy wełny”. To płucna, wyjątkowo śmiercionośna odmiana wąglika, która w XIX wieku zabijała osoby sortujące wełnę. W kolejnym etapie badań Danko i jego grupa chcą m.in. zbadać inne populacje ludzkie, w tym i takie, które były historycznie bardziej izolowane, pod kątem odporności na wąglika. Mają zamiar sprawdzić, czy i w ich przypadku da się zauważyć dotychczas obserwowany wzorzec wspólnej ewolucji. Szczegóły badań znajdziemy w artykule Multiple stages of evolutionary change in anthrax toxin receptor expression in humans. « powrót do artykułu

W ogólnych zarysach działanie naszego systemu odpornościowego jest znane. Wciąż jednak zagadką są niektóre, poszczególne mechanizmy jego funkcjonowania. Australijskim naukowcom udało się odkryć sekret perforyny, białka-włamywacza. Perforyna (Perforin-1, białko kodowane przez gen PRF1) jest drobnym ale istotnym elementem. Przystępuje ona do ataku, kiedy system immunologiczny rozpozna już i oznaczy „wrogie" elementy: bakterie, czy nieprawidłowe komórki. Bez niej zniszczenie zagrożenia nie byłoby możliwe, perforyna bowiem przełamuje barierę ochronną oznaczonych komórek, wpuszczając przez stworzone mikropory enzymy, które niszczą komórki uznane za szkodliwe. Jak dokładnie ten proces przebiega - nie wiedziano do tej pory. Zespół australijskich naukowców z Monash University pod kierunkiem Jamesa Whisstocka jako pierwszy rozgryzł ten mechanizm. Przy pomocy synchrotronu poznano strukturę proteiny, zaś przy pomocy mikroskopii krioelektronowej zbadano właściwości otworu, który perforyna robi w błonie atakowanej komórki. Co ciekawe, działanie perforyny przypomina analogiczną broń, której używa wiele gatunków bakterii, jak laseczki wąglika, listerię, czy streptokoki. Profesor Joe Trapani uważa, że struktura perforyny jest ewolucyjnie wyjątkowo stara i przetrwała nawet dwa miliardy lat, zaś profesor Whisstock uważa wręcz, że system odpornościowy zwierząt przejął i wykorzystał ten mechanizm właśnie od bakterii. Nieprawidłowe działanie perforyny może być przyczyną wielu chorób, zarówno niedostatecznej odporności, czy białaczki, jak i chorób autoimmunologicznych. Poznanie jej właściwości daje nadzieję na opracowanie metod jej „regulacji", wreszcie wykorzystania tego naturalnego mechanizmu do zwalczania trudnych w leczeniu chorób: raka, malarii czy cukrzycy. Dlatego na dalsze badania australijski zespół otrzymał grant w wysokości miliona dolarów od funduszu Wellcome Trust poprzez program ARC Super Science Fellowship.