על ידי רצף גנום בן 4,000 שנה, מדענים חושפים כי צרעת התבצרה באלפים של דרום אמריקה לפני שהאירופאים הגיעו, מעצבים מחדש את ההבנה שלנו את מקורותיה והתפשטו.
המחקר: גנום Mycobacterium Lepromatosis בן 4,000 שנה מצ'ילה חושפים הקמה ארוכה של מחלת הנסן ביבשת אמריקה. קרדיט תמונה: קטריה קון / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת אקולוגיית טבע ואבולוציההחוקרים ניתחו Mycobacterium Lepromatosis גנום משרידים אנושיים בני 4,000 שנה, חושפים היסטוריה ארוכה של צרעת ביבשת אמריקה.
צרעת (הידועה גם בשם מחלת הנסן) נגרמת על ידי Mycobacterium leprae וכן M. Lepromatosisו M. Lepromatosis נחשב כפתוגן הסיבתי השני למחלת הנסן והוא קשור לצורות חמורות יותר של המחלה, כולל תופעתו של לוסיו ולצרעת צרעת מפוזרת. אנשים לא מטופלים יכולים לפתח נוירופתיה היקפית כרונית וליקוי גופני. נבדקים נגועים רבים נותרו אסימפטומטיים, ומכריעים אמצעי אבחון ובקרה.
עַתִיק מ. לפרה ניתוחי הגנום תומכים בפוטנציאל הזיהומי שלה המשתרע על אלפי שנים. בני אדם הם המארח העיקרי של מחלת הנסן, אך שמירה על החיידקים הסיבתיים בבעלי חיים מעלה חששות מהפוטנציאל שלהם כמאגרים זונוטיים. ידועים ארמדילואים בתשעה פסים מ. לפרה מקורות, בעוד שסנאים אדומים יכולים להכיל את שניהם M. Lepromatosis וכן מ. לפרהו הגילוי האחרון של מ. לפרה במכרסם ארכיאולוגי עצם מצביעה על זיהום בין מינים בתקופות היסטוריות.
הבנת ההיסטוריה וההפצה האבולוציוני של M. Lepromatosis מוגבל, מכיוון שרק מקרים של זיהום אושרו באופן מולקולרי. מחקרים מראים כי נוכחותה בדרום מזרח אסיה ובאמריקה. ניתוחים הכוללים נתונים גנומיים עתיקים ומודרניים תומכים בעקביות במקורו של מ. לפרה מחוץ לאמריקה. עם זאת, איתור של M. Lepromatosis לא דווח בהקשרים ארכיאולוגיים.
אמפה של האזור הצחיח למחצה של צ'ילה המציגה את המיקום של שני האתרים הארכיאולוגיים הנחקרים. קואורדינטות עוקבות אחר מערכת ה- Universal Transverse Mercator (UTM) (Datum WGS 84, Zone 19J); הערכים ניתנים כמזרח ונורטה (M). מפה שנוצרה עם התוסף Maptiler בתוך QGIS. באלמנטים שלד שהניבו את שני הגנומים העתיקים של M. lepromatosis: שמאל, טיביה מ- ECR001 (סרגל סולם, 5 ס"מ); מימין, שן מ- ECR003 (סרגל סולם, 0.5 ס"מ).
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, החוקרים ניתחו M. Lepromatosis גנום משרידי שלד אנושי בן 4,000 שנה מהקשרים ארכיאולוגיים מובחנים. ראשית, 19 עצמות ו -35 שיניים עם נגעים פתולוגיים המרמזים על זיהום, השייכים ל -41 פרטים, נדגמו מחמישה אתרים ארכיאולוגיים בצ'ילה.
העיתון מציין כי בעוד ששינויי העצם בשני האנשים הנגועים היו בקנה אחד עם מחלת הנסן, הם לא אבחנו באופן סופי בעצמם, והדגישו את חשיבות הניתוח המולקולרי לאישור. חולצה כמות קטנה של כל רקמה, וספריית DNA נבנתה לרצף.
הנתונים הוקרנו עבור נגיפים פתוגניים שונים וחיידקים בשיטה נטולת השערה. זה חשף כמה אלפי שברי DNA עם הומולוגיה M. Lepromatosis בשתי רקמות ארכיאולוגיות, שן מנושא גברי המכונה ECR003 באתר אל סרריטו ושוקה מזכר אחר (ECR001) באתר לה הרדורה. היכרויות רדיוקיות של שני האלמנטים הללו הצביעו על כך שהם היו במקביל מלפני 3,900 ל -4,100 שנה.
ספריות DNA הועשרו באמצעות מערך בדיקות שעוצב ממודרני מ. לפרה לוח עזר, פרט מתודולוגי שהביא לכיסוי לא אחיד אך עדיין הניב גנומים עתיקים באיכות גבוהה במיוחד. ספריות אלה הוחלפו אז כדי לחקור את התאמת השחזור הגנומי. מינים mycobacterial שונים נבדלו באמצעות גישה מיפוי תחרותית. הכיסוי הגנומי הממוצע היה פי 74 עבור ECR003 ו -45 פי 45 עבור ECR001 כאשר ממופה נגד מודרני M. Lepromatosis התייחסות לגנום מבודדת מחולה מקסיקני.
יתר על כן, החוקרים בדקו את הסטייה בין מ. לפרה וכן M. Lepromatosis בהתחשב בריקבון הגנומי ובהפחתה ב מ. לפרה טווחי זמן אבולוציוניים. לשם כך, ניתוח פנגנומי חשף רמה גבוהה של סטייה, כאשר כמחצית מהאזורים המקודדים לחלבון הראו לפחות 50% הומולוגיה של רצף בין שני הפתוגנים. גישה מבוססת מיפוי הראתה ששני הפתוגנים חלקו רק ~ 25% זהות נוקלאוטידים.
בשלב הבא, הקשר בין M. Lepromatosis ופתוגנים mycobacterial אחרים נחקרו על ידי ניתוח לוקוס ה- RNA הריבוזומלי 16S. זה הצביע על כך מ. לפרה הוא קרוב המשפחה הקרוב ביותר, למרות הסטייה הנרחבת שלהם.
יתר על כן, בוצע שחזור פילוגנטי ברמת הגנום השמרני, תוך התמקדות במגוון בתוכו M. Lepromatosisוהיה מוגבל לשני הגנומים העתיקים, ארבעה גנומים אנושיים מודרניים ושישה גנום סנאי אדום מודרני.
הייתה הפרדה חזקה ומובחנת בין שושלות מכרסמות ואנושיות, שם הגנומים העתיקים יצרו אחות קלדה לאשכול של כל האדם M. Lepromatosis רצפים.
הניתוח ההשוואתי של המחקר קבע גם ספק שדווח בעבר M. Lepromatosis גנום מהודו, ומציע באמצעות מיפוי תחרותי שהוא הראה הומולוגיה גדולה בהרבה מ. לפרהו
יתרה מזאת, עצים פילוגנטיים מכוילים בזמן נוצרו באמצעות יסודות השלד של ECR001 ו- ECR003, יחד עם שנת האיסוף של כל הגנום המודרני, כדי להעריך את שיעורי האבולוציה וזמני הסטייה.
השיעור האבולוציוני הוערך ב 6.91 x 10-9 תחליפים לאתר בשנה M. Lepromatosisהתאמה עם הערכות עבור מ. לפרהו הזמן החציוני לאב הקדמון המשותף האחרון (TMRCA) של M. Lepromatosis הוערך כי היה לפני כ 26,800 שנה; עם זאת, המחברים מציינים כי המספר הקטן של הגנומים הזמינים מביא לטווח תאריכים פוטנציאלי רחב של 4,206 עד 115,340 שנה.
זמן הסטייה של גנום ממארחים אנושיים הוערך בסביבות 12,600 שנה (עם טווח של 5,304 עד 49,659 שנה), בעוד שה- TMRCA עבור קלייד הסנאי האדום היה 440 שנים עדכניות בהרבה.
מסקנות
ביחד, המחקר חושף היסטוריה אבולוציונית מובהקת עבור M. Lepromatosisו ציר הזמן העמוק הזה, שעלול להיות נמתח חזרה למעבר הפליסטוקן-הולוקן, מנוגד לחדות עם פתוגנים מרכזיים אחרים, כמו מ. לפרה וכן Yersinia pestis (חיידק המגיפה), שנחשבו שהופיעו לאחרונה בעידן הניאוליטי עם עליית החקלאות.
העובדה שזה M. Lepromatosis זיהומים התרחשו בדרום אמריקה לפני תקופות המגע הידוע עם אוכלוסיות אירופאיות או אוקיאניות מרמזות על תנועת פתוגן בתוך קבוצות אנושיות במהלך אירוע מוקדם או אנדמיות ביבשת במין מאגר שונה. האחרון מציע כי התפלגותה הנוכחית מקורו בהפצה שלאחר קולוניאלית, מה שהופך אותה לאחת המחלות הבודדות הידועות כי הופיעה ביבשת אמריקה.
העיתון ממסגר ממצאים אלה בפרספקטיבה של 'בריאות אחת', וקורא למעקב רחב יותר של מאגרי בעלי חיים כדי להבין טוב יותר את האקולוגיה של המחלה ואת הפוטנציאל הזואנוטי.
