Древняя ДНК раскрыла тайну одной из самых смертельных болезней в истории | detaly.co.il
    Пятница 25.09.2020|

    Партнёры

    Партнёры

    Партнёры

    Загрузка...
    Nicholas_Roerich_Guests_from_Overseas Wiki Public

    Древняя ДНК раскрыла тайну одной из самых смертельных болезней в истории

    Черная оспа известна в истории человечества как одна из самых смертельных болезней. По оценкам специалистов, только в ХХ веке она унесла от 300 до 500 миллионов человеческих жизней. Это также первая болезнь, от которой была изобретена вакцина. И первая болезнь, которую удалось полностью победить в конце 1970-х годов. Существуют различные археологические свидетельства того, что люди страдали от этой болезни и в далеком прошлом, но по сей день не удалось установить, когда именно эта болезнь впервые перешла от животных к человеку.

    Новое исследование, опубликованное в последнем номере научного журнала Science, позволило выделить и упорядочить геномы вируса оспы из костей викингов, которые умерли в VII веке новой эры. Исследования доказали, что оспа убивает людей, по крайней мере, с IV или V века н.э. Это были времена больших перемен для человечества. Распад Римской империи и большое переселение народов из Центральной Азии на запад. Исследователи смогли найти материально-генетические следы вируса натуральной оспы, который на тысячу лет старше всех обнаруженных на сегодняшний день свидетельств. Ученые также показали, что вирус, поразивший викингов, чьи останки изучали исследователи, значительно отличался от вируса, известного в наше время, и его действие на человека также могло быть другим.

    Профессор Амос Панет, эксперт-вирусолог медицинского факультета Еврейского университета, объясняет, что исследование дает важную информацию о мутациях, которые произошли с вирусом с VII века до наших дней. Это понимание, добавляет он, может помочь разобраться, как вирусы мутируют на людях, становясь более или менее смертельными. Он сказал, что хотя вирус Variola, вызывающий черную (натуральную) оспу, сильно отличается от коронавируса, тем не менее, понимание мутаций, которые происходят у других вирусов, поможет нам справиться с нынешним кризисом в области здравоохранения.

    Для проведения этого исследования группа европейских ученых проанализировала компьютеризированную информацию, полученную из сотен генетических образцов человека, собранных в ходе прошлых исследований. Профессор Лиран Кармель, эксперт по древним ДНК из Еврейского университета, объясняет, что те же самые образцы были проанализированы с использованием метода мета-геномики, при котором исследователи ищут генетический материал всех живых организмов, а не только с признаками человеческой ДНК. Любая ДНК, которую обнаруживают исследователи, пробивается по базе данных всех известных науке цепочек ДНК, чтобы найти подобия. В этом случае, добавляет Кармель, исследователи сравнили ранее собранные цепочки с образцами в базе данных вирусов семейства оспы.

    Сравнение также показало, что на 26 образцах человеческих тканей присутствовали генетические цепочки вирусов оспы. Исследователи смогли определить происхождение 13 из этих образцов, то есть найти другие останки, которые исследовали в прошлом. Эти останки принадлежали людям североевропейского происхождения, большинство из которых умерли между VII и XI столетиями. Затем исследователи использовали другую технику для выделения и секвенирования вирусной ДНК: используя маркеры, они стимулировали репликацию тех фрагментов ДНК, которые связаны только с этими цепочками. Таким образом, исследователи смогли почти полностью восстановить ДНК вируса натуральной оспы из образцов, взятых из зубов четырех человек, которые умерли в Скандинавии и на территории современной Смоленской области России.

    Кармель объясняет, что технология секвенирования древних ДНК использовалась в прошлом, чтобы выделить из образцов вирусы и бактерии, а также другие патогенные микроорганизмы. Например, бактерию Yersinia pestis, которая, как показали немецкие исследователи в 2010 году, была ответственна за эпидемию «черной смерти», уничтожившую около трети населения Европы в XIV веке.

    Древние ДНК могут рассказать удивительные подробности о вирусах, которые, чтобы размножаться, вставляют свои генетические цепочки в ДНК человека. Однако, как и в случае с коронавирусами и другими РНК-вирусами, ситуация иная: РНК исчезает быстрее, чем ДНК. Поэтому, по словам Кармеля, «такие вирусы, как коронавирус, не оставят свой генетический след, сохраняющийся в биологических образцах так долго».

    Сравнение ДНК вируса оспы VII века с самым ранним образцом вируса, который был секвенирован на сегодняшний день – из образца, относящегося к XVII веку — показало, что вирус значительно изменился. Мутации в ДНК вирусов накапливаются гораздо быстрее, чем в геноме других организмов, объясняет Панет. Причина в том, что у большинства вирусов отсутствуют механизмы исправления ошибок при репликации генетического материала, которые существует в более сложных организмах. ДНК-вирусы, такие как оспа, относительно стабильны, добавляет он. Коронавирус же имеет один белок, который отвечает за исправление ошибок, а вот у вируса гриппа и ВИЧ нет инструментов для «генетической коррекции», поэтому скорость их мутаций очень высока.

    Исследуя различия между вирусом оспы в VII и XVII веке, исследователи могут нарисовать своего рода генеалогическое древо и выяснить, когда жил общий предок этих двух вирусов. При помощи известного показателя скорости мутаций в геноме вируса ученые смогли установить, что общий предок этих вирусов существовал между IV и VI веками новой эры. Панет добавляет, что были разные археологические свидетельства, такие как шрамы на лицах древнеегипетских мумий, которые указывали на возможность того, что вирус оспы наносил вред людям за тысячи лет до новой эры. На сегодняшний день, однако, нет никаких прямых доказательств наличия вируса в столь давнюю эпоху.

    Панет добавляет, что в средние века начинают появляться явные свидетельства эпидемий оспы, которые вспыхивали примерно каждые пятьдесят лет. Причина, объясняет эксперт-вирусолог из Еврейского университета, заключается в том, что «каждая эпидемия заканчивалась, когда у населения появлялся коллективный иммунитет. Затем вирус исчезал и прятался в течение нескольких десятилетий, пока не умирала большая часть населения, у которой выработался иммунитет. А потом эпидемия возвращалась».

    Исследования древних ДНК разных патогенов смогли доказать, что вспышки эпидемий, таких как вирус гепатита В, в доисторические времена происходили во время массовых переселений народов. Датирование вируса оспы тем периодом, когда Римская империя распалась и кочевые народы проникли в Европу с востока, указывает на возможность того, что оспу в Европу тоже принесли волны миграции.

    Опубликованное исследование показывает, что изменения, которые произошли в геноме вируса с VII века до XVII века, привели к тому, что болезнь потеряла некоторые черты, но приобрела другие. «Похоже, что в VII веке вирус вызывал немного другую болезнь», — объясняет Панет. По его словам, понимание того, как меняется «поведение» вирусов, особенно если они становятся более или менее опасными, важно для борьбы с болезнями. Есть некоторые доказательства, хотя и противоречивые, что вирус ВИЧ был более смертоносным, когда перешел от обезьян к человеку около века назад. Возможно также, что другие вирусы семейства коронавирусов, которые сегодня вызывают легкую простуду, в далеком прошлом вызывали гораздо более серьезные заболевания. Несколько месяцев назад появилось исследование, которое попыталось связать один из этих вирусов с эпидемией, разразившейся в XIX веке, при том что до сих пор неизвестно, какой патоген был ее причиной.

    Панет объясняет, что понимание мутаций вируса важно не только для анализа и прогнозирования поведения вирусов в будущем, но и для производства вакцин. Во-первых, быстрый темп генетических мутаций требует частого «обновления» вакцины, как при гриппе. Во-вторых, старый способ производства вакцин – это культивирование вируса в лабораторных условиях. Вирусам создаются наиболее удобные условия для размножения, когда им не противодействует иммунная система, нет естественного отбора, и они, как правило, теряют многие из своих агрессивных признаков.

    Проблема с вакциной, объясняет Панет, заключается в том, что вакцина на основе вируса оспы может вызвать побочный эффект — сильную сыпь. Поэтому исследователи использовали особую технику выращивания вируса, чтобы ослабить побочные эффекты. При других заболеваниях, таких как полиомиелит и корь, ослабленный вирус используется для выработки иммунитета против сильного вируса. «Сегодня этот подход также является одним из способов разработки вакцины против коронавируса», — пояснил Панет.

    Асаф Ронэль, «ХаАрец», Ц.З.  Фотоиллюстрация: викинги на картине˜
    Николая Рериха «Заморские гости», фрагмент. Wikipedia public domain.

     

    ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
    ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
    МНЕНИЯ
    ПОПУЛЯРНОЕ
    Размер шрифта
    Send this to a friend