פודקאסטים

DNA מוות שחור נמצא בשיניים

DNA מוות שחור נמצא בשיניים

שרידי ההרכב הגנטי של חיידקי המגיפה נמצאו אצל אלפי קורבנות המוות השחור ומגיפות המגיפה הגדולות בסוף תקופת הברזל. ניתוחי ה- DNA עשויים לחזות את התפרצות המגיפה הבאה.

ביולוגים מאוניברסיטת אוסלו עושים כעת מאמץ ענק לזהות את הקשר בין שינויי אקלים, נגיעות בחולדות ומגיפות המגיפה הגדולות הרבות לאורך ההיסטוריה. ניתן להשתמש בידע לחיזוי התפרצות המגיפה הבאה.

מגיפה לא התרחשה רק בימי הביניים. יש 2,000 מקרי מגפה מדי שנה; רובם במדגסקר ובקונגו. מחוץ לאפריקה מגיפה מתרחשת במדבריות צפון אמריקה ובאזורים נרחבים במרכז אסיה, בחגורה רחבה מג'ורג'יה דרך קזחסטן לסין.

העולם סבל משלוש מגיפות מגפה קטנות ורבות בעידן המשותף. המגיפה הגדולה הראשונה הייתה מכת יוסטיניאנוס בסוף תקופת הברזל, שנמשכה 200 שנה. האפוקליפסה הבאה הייתה המוות השחור, מגיפה שהמשיכה להגיע בגלים חדשים, ונמשכה 400 שנה.

המגיפה השלישית, שהחלה בסוף המאה ה -19 בסין והגיעה לשאר העולם דרך הונג קונג, עדיין נמשכת. הקיץ נפטר אדם ממגפה בעיר יומן שבצפון סין. 30,000 תושבים היו מרותקים לבידוד כאשר חלקים מהעיר ננעלו. התרחשה התפרצות מגפה בנובמבר במדגסקר, הן במחוזות והן בבירת אנטננריבו.

התפתחות חיידקי המגפה

השאלה הגדולה היא מהיכן מגיע חיידק המגיפה, האם שלוש המגפות נובעות מאותו חיידק, וכיצד שרד חיידק המגיפה בין ההתפרצויות. יש אנשים הסבורים שהמכות בסוף תקופת הברזל ובימי הביניים היו שתי מחלות שונות, אך כמה מחקרים מראים שהם היו אותה מחלה.

"המעברים בין שלוש התפרצויות המגיפה אינם ברורים לחלוטין. הייתה גם חפיפה בין ההתפרצויות השנייה לשלישית. מגיפה יכולה להיעלם לחלוטין במשך עשרות שנים, ואז לחזור ", אומר פרופסור קג'טיל ס. ג'ייקובסן מהמרכז לסינתזה אקולוגית ואבולוציונית (CEES), אוניברסיטת אוסלו, למגזין המחקר אפולון.

השאלה היא: באילו נסיבות מגפה הופכת למגיפה ומה קובע את רמת חומרת המגיפה?

"מפתה לשער אם האקולוגיה של המקומות שבהם החלו המגפות מילאה תפקיד ברמת ההרס שלהם. אנו יכולים להבין את המגפות הרציניות בעבר, בהווה ובעתיד על ידי התבוננות בקשר בין תנאי האקלים ודינמיקת המגיפה ", אומר פרופסור נילס כריסטיאן סטנשת, יו"ר CEES.

בחינת שלדים ישנים

ההבנה של שלוש מגפות המגיפה השתפרה מאוד בשנים האחרונות מכיוון שחוקרים יכולים להשתמש כיום בשיטות מולקולריות מודרניות. זה מאפשר ניתוח שרידי DNA של חיידקי מגיפה מקרבנות מגיפה.

החוקרת האיטלקית ברברה בראמאטי מ- CEES בוחנת את התפתחות האבולוציה של חיידקי המגפה, ומשווה את הקוד הגנטי של חיידק המגיפה במהלך שתי המגפות הראשונות.

היא מוצאת את תשובותיה בשיני שלדים ישנים. בלוטות הלימפה של קורבנות המגיפה התנפחו והפכו לרתיחות שחורות, שם החיידקים יתרבו. אצל רבים מהקורבנות חיידקי המגיפה חדרו לזרם הדם, וכך לעיסת השיניים. יחד עם ארכיאולוגים אוסף ברמנטי דגימות DNA משיניהם של 2,700 קורבנות מגיפה מאירופה ואסיה. היא גם תבדוק את השיניים של הקורבנות הנורבגיים.

היא קודחת בשיניים כמה מילימטרים ומוציאה את כל תכולת ה- DNA של עיסת השיניים. "שאריות ה- DNA לרוב מקוטעות ונהרסות. זה הופך את שחזור החומר הגנטי למשימה מפרכת. "

המחלקה למדעי הביולוגיה באוניברסיטת UiO פותחת כעת מעבדת DNA חדשה לחלוטין שתקל על ניתוח שאריות ה- DNA בתופעות הגבול. המעבדה תהיה הגדולה מסוגה באירופה. "כאן ניתן לנתח אפילו כמויות קטנות של DNA קדום."

כל עוד איכות החומר הגנטי מספיק טובה, היא תשווה אותו לגנום הייחוס של חיידק המגפה. "הנקודה שלנו היא להסתכל גם על האבולוציה וגם על האקולוגיה של חיידק המגיפה", אומרת ברברה ברמנטי.

בחינת מכרסמים

לא ברור כיצד התפשט המוות השחור. חולדות שחורות וחולדות חומות מפיצות את ההדבקה במהלך התפרצות המגיפה השלישית. למרות שעדיין אין הוכחה לכך שגרבילים היו נשאים, נראה כי גרבילים מטפלים בהדבקה בצורה מפתיעה.

"ישנם הבדלים פרטניים גדולים, אך אנשים רבים יכולים להתמודד עם כמות אבסורדית של חיידקי מגפה", אומר ד"ר פרניל נילסון בחברת CEES. היא בחנה כמה גרבילים יכולים לסבול.

הבדיקה בוצעה במעבדת מגפה בסין, לא הרחק מיומן, שהייתה לה מקרה של מגפה הקיץ. החוקרים הזריקו כל כך הרבה חיידקי מגפה למכרסמים שכמעט מחציתם מתו. זה איפשר להם להשוות את הגנום של האנשים ששרדו עם הגנום של המתים.

במילים אחרות, נילסון מחפש את ההסבר הגנטי מדוע מערכות החיסון של גרבילים חזקות כל כך נגד חיידק המגפה. "לפעמים חיידק יחיד הורג עכבר. חולדות נפוצות יכולות לסבול הזרקה של 10,000 חיידקים. גרבילים יכולים לסבול 100 מיליארד חיידקים. זה פי עשרה מיליון חיידקים רבים ", אומר פרניל נילסון.

כדי להגיע לניתוח ה- DNA הטוב ביותר האפשרי של כל גרביל, עליה להשוות אותו גם לגנום ברצף מלא של זן הגרביל. עבודה עצומה כרוכה ברצף מלא של הגנום. לקח עשר שנים לרצף את הגנום האנושי. כשקבוצת המחקר של ג'ייקובסן זיהתה את הגנום של בקלה, רצף ה- DNA לקח רק כמה חודשים, כשמאחוריהם עמדו כמה שנים של חישובי DNA עתירי חישוב.

הודות למכונות המעבדה ומהירות הרבה יותר של ימינו, נילסון מקווה לרצף את הגנום של הגרביל בצורה מהירה הרבה יותר. לעת עתה היא תצטרך להתמודד עם הגנום בעל רצף חלקי.

סין כבר חילצה DNA מיובש בהקפאה מהכבדים והטחלים של שלוש גרבליות שונות. חוקרים ב- UiO בדקו אז את איכות ה- DNA לפני שהחליטו מאיזה אדם לאסוף את הגנום הייחוסי.

הגנום של גרביל מורכב מ -2.4 מיליארד זוגות בסיס. כאשר רצף הגנום ניתן לקרוא בכל פעם רק מאה זוגות בסיס. כדי לקבוע את מיקומם של הנוקלאוטידים הקטנים בגנום, יש לעבד אותם מספר פעמים ולהפעיל ניתוחי חישוב ענקיים כדי לרצף אותם בצורה נכונה. ובכל פעם שהם משווים את הגנום מגרביל אחד לגנום הגרביל ברצף מלא, הם זקוקים לשבוע של גישה למחשב העל של האוניברסיטה.

"עלינו למצוא את האזורים בגנום שבהם יש שונות טבעית בין פרטים לבין אזורי הגנום המראים הבדלים ספציפיים בין הגרבילים ששורדים לבין אלו שמתים. עדיין לא זיהינו את האזורים האלה בגנום, "אומר נילסון.

החוקרים סבורים כי הגנה מפני מגיפה קשורה למערכת חיסונית מולדת וכי זו תורשתית. "אנחנו עדיין לא יודעים בדיוק מה זה. אנו נמצאים ב"מסע דיג גנומי ", ולא ממש יודעים מה נמצא. עדיין יש לנו כמה רעיונות באילו חלקים במערכת החיסון עשויים להיות מעורבים. "

לפני מספר שנים גילה CEES כי בקלה יש מערכת חיסון שונה לחלוטין מכל שאר בעלי החיים. "אנו עשויים לגלות גם כמה תגליות מפתיעות אודות מערכת החיסון של גרבילים", אומר נילסון.

קישור לאקלים

החוקר ההולנדי בוריס שמיד מ- CEES בוחן את הקשר בין שינויי אקלים, אוכלוסיית המכרסמים והתפרצויות המגיפה. הוא משלב סדרות זמן היסטוריות עם נתוני מגפה של בני אדם והקשר בין שינויי אקלים למכרסמים מוכים.

סין מפעילה גם רצפי DNA של חיידק המגיפה במשך 20-30 שנה. זה מאפשר לראות כיצד התפתח חיידק המגיפה במונחים אבולוציוניים בתקופה זו.

"נתונים אלה יתנו לנו מושג כיצד מקשרים מגיפה ואקלים, וחשוב לנו להיות מסוגלים לחזות את התפרצות המגיפה הבאה", אומר בוריס שמיד.


צפו בסרטון: Top 10 Facts - Death (אוֹקְטוֹבֶּר 2021).