Aizjūras infekcija • Sergejs Glagolevs • Populācijas zinātnes uzdevumi "Elementiem" • Bioloģija

Aizjūras infekcija

Uzdevums

Vēl nesen notika diskusijas par to, vai tropiskā malārija ir endēmiska (vietēja) slimība Dienvidamerikā vai arī tā tika izvesta no Āfrikas kopā ar melnajiem vergiem. Vai tu domā kas no tiem datus var izmantot, lai atrisinātu šo strīdu?


1. padoms

Tagad šis strīds tiek uzskatīts par atrisinātu. Padomājiet par to, kādi dati (iegūti, izmantojot jaunas metodes) parādījās pēdējo 20 gadu laikā un ļāva mums izbeigt šo strīdu.


2. padoms

Rod Plasmodium (malārijas patogēni) ietver aptuveni 200 sugas, no kurām piecas ir parazitāras attiecībā uz cilvēkiem, bet pārējās – uz citām mugurkaulnieku sugām. Problēmā minētā tropiskā malārija, ko izraisa viens no plazmodija veidiem. Daudzu veidu odi var paciest cilvēka malāriju. Anopheles. Apsveriet, kā jūs varat izmantot šo informāciju, lai atrastu pieeju mūsu problēmas risināšanai.


Šķīdums

Šodien tropiskā malārija (kuras izraisītājs ir Plasmodium falciparum) daudzās Dienvidamerikas teritorijās, protams, ir endēmiska (vai endēmiska) slimība, tas ir, tā saglabājas arī vietējās populācijās bez ārēju pacientu pieplūduma. Es ceru, ka tas bija skaidrs no nosacījuma, ka tas ir jautājums par laiku, kurā malārija iekļūst Dienvidamerikā: vai tas notika pēc tam, kad eiropieši atrada Jauno pasauli un vergu tirdzniecības sākumu vai pirms šiem notikumiem?

Ikviens uzskata, ka tropiskās malārijas dzimtene ir Āfrika. To apstiprina daudzi fakti.

1. Tuvākais radinieks Plasmodium falciparum P. reichenowi – Āfrikas lielo pērtiķu parazīts. Turklāt nesen tas izrādījās P. falciparum parazītis gorillas, šimpanzes un bonobas. Šajos "humanoīdos" malārijas veidos nav zināmi citi primāti, kuriem ir raksturīga daba (sk. 1. att.).

Zīm. 1 Dažādu plasmodijas veidu vienkāršotais filogētiskais koks. Mūsu varonis P. falciparum, var inficēt ne tikai cilvēkus un gorillas, bet arī šimpanzes un bonobas. Par afrikāņu pērtiķiem, kā izrādījās, vairākas citas tuvplānotās plasmodijas sugas ir parazitāras. Ciešas attiecības P. falciparum ar pašreizējiem datiem ar putnu malārijas patogēniem nav apstiprināts. Attēls no nature.com

2. Cilvēka līniju ģenētiskā daudzveidība P. falciparum (piemēram, cilvēku ģenētiskā daudzveidība) ir vislielākais Āfrikā un pakāpeniski samazinās no attāluma. Parasti vislielākā ģenētiskā daudzveidība raksturīga sugas izcelsmes centram, kur tā pastāv visilgāk (lai gan citi faktori, protams, var to ietekmēt).

3. Daudzas kaitīgas mutācijas, kas aizsargā no tropiskās malārijas heterozigotiskos nesējus, Āfrikā un / vai tuvākajos Āzijas reģionos sasniedz augstas frekvences. Tas nozīmē, ka šeit arī šī slimība jau sen ir bijusi svarīgs atlases faktors.

4. African Anopheles moskītu sugas (Anopheles) "Sasieti" pret malārijas pārnešanu no cilvēka uz cilvēku, jo viņi dod priekšroku cilvēkiem visiem citiem upuriem. Viņu "antropofīlais indekss" (varbūtība, ka viņi uzkars cilvēkus nākamajā asinīm) sasniedz 80-100%. Citās pasaules daļās tas parasti nepārsniedz 50%. Arī tas, šķiet, norāda uz parasīta un tā divu saimnieku, moskītu un cilvēku ilgstošu kopīgu attīstību.

Tātad tropiskā malārija ir nākusi no Āfrikas uz citiem kontinentiem. Bet kad un kā tas iekļūst Jaunajā pasaulē? Būtībā ir trīs galvenie scenāriji. Pirmkārt, viņa ieguva ceļu no Ziemeļeirasijas laikā cilvēku primārajā migrācijā uz Ameriku. No pirmā acu uzmetiena šis scenārijs ir fantastisks – tiek uzskatīts, ka tropiskā malārija ilgst ne vairāk kā 1,5-2 gadus, un tādā laikā, salīdzinot ar diezgan aukstu klimatu, pacientei ir maz ticams, ka tas nonāks apgabalā caur Beringiju, kur anopēļi var pārnēsāt malāriju. Bet patiešām P. falciparum dažreiz dzīvo pacienti līdz 10-13 gadiem, lai jūs joprojām varētu iedomāties, kā inficētais cilvēks varētu ceļot divus vai trīs tūkstošus kilometru gar Ziemeļamerikas rietumu krastu un "uzņemt" savu patogēnu piemērotiem pārvadātājiem. Otrs, daudz ticamākais scenārijs ir malārijas izplatīšanās Ziemeļamerikā vai Dienvidamerikā pre-Columbian transoceanic kontaktu laikā. Visbeidzot, trešais variants ir tropiskās malārijas izplatīšanās pēc Eiropas "atklāšanas" ar eiropiešiem (un to varēja uztvert ne tikai afrikāņu vergi, bet arī paši eiropieši, jo Vidusjūrā bija plaši izplatīta tropiskā malārija).

Kādu iemeslu dēļ daudzi arheologi un vēsturnieki vēlējās atrast malāriju pre-Kolumbijas Amerikā (acīmredzot kā pierādījumu pirms kolumbiešu kontaktiem ar Veco pasauli). Tomēr pierādījumi par tā klātbūtni patiesībā bija ļoti maz. Dažos darbos tomēr tika ziņots par malārijas (nevis tropisko) patogēnu klātbūtni pirmkopumbiešu ēras māmiņās līdz 1700 gadu vecumam. Tie tika atklāti ar antivielām. Ar moderno molekulāro paņēmienu palīdzību es nevarēju atrast nevienu darbu, kas to apliecina (iespējams, viens no iemesliem bija tas, ka politiskās korektuma dēļ māmiņām bija grūtāk mācīties).

Vēl viens arguments – indiāņu cinchona miza izmantošana malārijas ārstēšanai – ir ļoti slikti pamatota. Eiropieši uzzināja par koka koku 150-200 gadus pēc Amerikas atklāšanas, jezuīti to ieved Eiropā kā pretmalārijas līdzekli, un viņi diez vai atklāja savu pretmalārijas efektu. Pirms sazināšanās ar eiropiešiem indieši, acīmredzot, izmantoja mizu. Bet par ko – nav zināms. Tas nav zināms arī kopš tā laika, kad tika uzsākta – ragu celiņu laikā netika atrasta miza. Nav pieminēts cinchona koks vai slimības ar simptomiem malārijas izdzīvojušo rakstveida avotiem inkas. Vēl viens vēsturisks arguments pret "pre-Columbian" malārijas klātbūtni ir tas, ka eiropieši Amerikas Savienoto Valstu attīstības sākuma periodā maz cieš no infekcijām. No importētajām infekcijām, kā zināms, tikai vietējie iedzīvotāji izpostījās. Izstrādājot ekvatoriālo Āfriku, viss bija tieši pretējs: eiropieši nomira, tāpat kā muskus no malārijas un dzeltenā drudža.

Iespējams, ka galvenais arguments pret agrāku malārijas izplatību Amerikā, ko var uzrādīt nesen, ir gandrīz pilnīgs ģenētisko variantu trūkums starp vietējām (Indijas) etniskajām grupām, kas palielina rezistenci pret malāriju.Bet tagad pašas plasmodijas ģenētika izbeidz argumentu. Nesen veiktajā pētījumā populācijas tika pētītas. P. falciparum no dažādām Āfrikas daļām, no kurienes tika nogādāti vergi, un no dažādām Dienvidamerikas daļām – vietām, kur tās tika ievestas (sk. E. Yalcindag et al., 2012. Plašdumija falciparum daudzu neatkarīgu ievadīšanu Dienvidamerikā) Tika konstatēts, ka gandrīz visas amerikāņu populācijas nesen tika atdalītas no Āfrikas populācijām. Interesants jauns rezultāts – ka bija divi skids. Viena līnija Plasmodia no Āfrikas nonāca bijušajā Spānijas impērijā (caur Rietumindiju un mūsdienu Meksikas un Kolumbijas teritoriju), bet otra – uz bijušo Portugāles impēriju mūsdienu Brazīlijas teritorijā. Nebija atrodamas senās izolētas plasmodija populācijas pēdas. Tātad, joprojām vergi …


Pēcvārds

Vienkārši, ņemot vērā zinātnieku viedokļus par slimību vēsturi, var atšķirt divas galējās pozīcijas. Saskaņā ar pirmo, visas "cilvēka" slimības parādījās nesen un tika pārnestas uz cilvēku no mājdzīvniekiem neolīta revolūcijas laikā vai vēlāk. Diezgan konsekventi tur šo viedokli D. Diamond savā slavenajā grāmatā "Pistoles, mikrobi un tērauds". Vienā no tabulām viņš citē datus, no kuriem izriet, ka cilvēki, iespējams, saņēma cāļu un pīļu malāriju, kā arī govju tuberkulozi un baku.Diamonds nav pārāk vainīgs: 90. gadu beigās, kad tika publicēts pirmā grāmatas izdevums, daudzi zinātnieki to faktiski domāja (lai gan bija arī citi viedokļi, ka Diamond nezina).

Otrā galējā iespēja ir pieņēmums, ka visi parazīti (ieskaitot vīrusus un baktērijas) ir attīstījušies kopā ar viņu saimniekiem. Saskaņā ar šo koncepciju neatbilstība starp plazmojošām sugām, piemēram, bonobos un šimpanzēm, būtu bijusi pirms aptuveni 2-3 miljoniem gadu (šo cieši saistīto sugu atdalīšanas laikā) un cilvēka un šimpanzenes plēsmoīdā, pirms 5-6 miljoniem gadu.

Abi šie ārkārtējie viedokļi izrādījās nepareizi. Tātad izrādījās, ka cilvēku raku vīruss vistuvākais patogēns nav vakcinācijas vīruss, bet gan viena no Āfrikas grauzēju sugām. Tuberkuloze kā mūsdienu cilvēka slimība radās no "proto-tuberkulozes" infekcijas kaut kur Āfrikā vismaz pirms 70 000 gadiem (varbūt daudz agrāk) un tika pārnēsta no cilvēka uz pagastu govīm un citiem nagaiņiem, nevis otrādi.

Maroga izskats bija pilnīgi negaidīts (saskaņā ar "jaunākajiem zinātniskajiem datiem"). Šis milzīgs mikrobils parādījās, acīmredzot, tikai pirms apmēram 10000 gadiem, bet bez saistības ar lauksaimniecības parādīšanos, sinantropiskiem grauzējiem un cilvēku ar augstu blīvumu populācijām.Tas radies no senču sugām (jersiniozes izraisītājs), visticamāk, ka vidū Āzijas purva populācijās. Galvenais mikrobu ieguvums bija plazmīds, uz kura tika kodēta Pla proteīna proteāzes (skat. Daniel L. Zimbler et al., 2015. gads. Yersinia pestis agrīna parādīšanās kā smagas elpceļu patogēna, kā arī melnā nāve. Stāsts par to, cik nekaitīga baktērija kļuva par nežēlīgu slepkavu). Sakarā ar šo olbaltumvielu baktēriju ieguvusi spēju pavairot plaušās, un sakarā ar turpmāko atsevišķo aminoskābju aizvietošanu ar šo olbaltumvielu – izplatīties no plaušām visā cilvēka ķermenī.

Cilvēki arī saņēma tropisko malāriju nevis no mājdzīvniekiem, bet no viņu tuvākajiem radiniekiem – nevis no priekšteča parazīta atšķirībām, bet tikai ar vienu saimnieka maiņu. Cilvēku slimību izplatīšanās izcelsme un vēsture ir plaukstoša teritorija. Tā kā molekulārās metodes šajā jomā uzlabojas, fakti ātri uzkrājas un teorijas mainās tikpat ātri. Ap 2010. Gadu, ar intervālu burtiski vairākus mēnešus, pastāvīgi tika publicēti raksti, kas attaisno pārsūtīšanu P. falciparum cilvēks no šimpanzes, bonobo un gorillas. Pēdējais viedoklis triumfēja, jo tas vislabāk bija pamatots – jo īpaši ar pētāmā materiāla daudzumu (sk. 2. att.).

Zīm. 2 Izrādījās, ka visas cilvēku līnijas P. falciparum – vienas šīs sugas līnijas suga, parazitējot uz gorillām. Attēls no nature.com

Bet kad notika šī pāreja, tas ir, kad notika "cilvēka" malārija? Izrādās, ka šim jautājumam vēl nav precīzas atbildes. "Molekulāro pulksteni" ir grūti kalibrēt saskaņā ar pieejamajiem datiem (problēmas, kas rodas, ir skaidri aprakstītas rakstā F. Prugnolle et al., 2011. gadā svaigs izskats par ļaundabīgo malārijas līdzekļa izcelsmi). Aprēķini svārstās no apmēram 10 000 gadiem līdz 300 000 gadiem vai vairāk. Tikpat noslēpumains ir norēķinu vēsture. P. falciparum par Eirāziju. Dažos pantos tiek pieņemts, ka viņš norisinājās paralēli cilvēka agrīnajai migrācijai, tas ir, pirms 70 000-50 000 gadiem. Viens no šī viedokļa labvēlīgajiem argumentiem ir cilvēku ģenētiskā daudzveidība un plazmoģija, jo viņi pārvietojas no Āfrikas. Citi autori uzskata, ka katra "nacionāli vietējā" iedzīvotāju Eirāzijas iedzīvotāji pēc savas "teritorijas apgūšanas" ieguva "savu" malāriju (skat., Piemēram, R. Cartera un KN Mendis pārskatīšanas rakstu). ) Galvenais arguments – daudzas mutācijas, kas saistītas ar rezistenci pret malāriju, dažādās populācijās ir daļa no dažādiem haplotipiem. Tas nozīmē, ka tie tika iegūti neatkarīgi, nevis mantoti no kopējiem Āfrikas senčiem. Kopumā molekulārajiem biologiem būs jādara vairāk.Pavisam dīvaini, abi viedokļi var būt pareizi (domā kāpēc).

Un visbeidzot – par visu šo "prāta spēļu" praktisko nozīmīgumu, piemēram, par gorilas pakaišu izpēti plasmodiona DNS izpētei. Divas lietas ir gandrīz acīmredzamas. Galvenais – vienreiz savvaļas primātu populācijās pastāvīgi klāt P. falciparum, kas var inficēt cilvēkus, agri varēs runāt par pilnīgu malārijas izskaušanu, pat ja ir iespējams izārstēt visus slimos. Turklāt šimpanžu un gorilu malārijas procentuālais daudzums bija ārkārtīgi augsts. Tas nozīmē, ka pat mazās un ļoti izolētās populācijās, tropisko malāriju var efektīvi izplatīt. Un tas, savukārt, var izgaismot savu vēsturi.


Like this post? Please share to your friends:
Atbildēt

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: