Материалы портала «Научная Россия»

Геном палочки Коха хранит память об истории человечества

Геном палочки Коха хранит память об истории человечества
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, рассматривается путь в истории самого опасного из возбудителей туберкулеза - "пекинского штамма" туберкулезной палочки

Большинство событий в человеческой истории — от появления поселений древних земледельцев до распада СССР — оставили свои следы в ДНК бактерии, известной как палочка Коха, то есть туберкулезной палочки. Исследование более чем 5000 проб Mycobacterium tuberculosis, собранных со всего мира, демонстрирует, как за несколько тысяч лет штаммы бактерий, угрожавших древним поселениям Азии, превратились в глобальных киллеров, устойчивых к антибиотикам. Об этом сообщает исследование, опубликованное в журнале Nature.

Считается, что Mycobacterium tuberculosis начал свой путь по Земле 40 000 лет назад с Африканского континента. Туберкулез не был серьезной угрозой — до тех пор, пока человек не занялся сельским хозяйством, освоив оседлый образ жизни, считает доктор Тьери Вирт, эволюционный генетик из National Museum of Natural History in Paris, ведущий автор опубликованного исследования.

Скученный образ жизни обитателей первых земледельческих поселений облегчил передачу возбудителя от человека к человеку воздушно-капельным путем, — говорит Вирт. Предыдущий анализ, проведенный его командой, показал, что общий предок всех современных штаммов Mycobacterium tuberculosis начал свое распространение около 10 000 лет назад с территории так называемого «плодородного полумесяца» — полосы древнего земледелия в Передней Азии. Он считается местом формирования древнейших земледельческих поселений, и колыбелью древних цивилизаций от Месопотамии до Дельты Нила, объединявшей множество людей, живших в прямой доступности друг от друга.

Среди всех штаммов туберкулезной палочки, встречающихся сегодня, одним из самых опасных считается так называемый «пекинский штамм», впервые идентифицированный в Пекине в середине 1990-х годов. Сейчас этот агрессивнейший микроб уже освоил весь мир и характеризуется редкостной устойчивостью к антибиотикам, превзойдя в этом все прочие известные формы Mycobacterium tuberculosis. Доктор Вирт и его команда собрали и подвергли анализу 4 987 образцов бактерий пекинского штамма из 99 стран, полностью расшифровали геномы 110 из них, а в остальных — некоторые наиболее важные участки ДНК. Исследователи использовали полученную информацию для установления времени массовой экспансии этих штаммов и их родственных связей.

В полном соответствии со своим названием, пекинский штамм туберкулеза действительно начал свой путь из Северо-Восточного Китая и сделал он это около 6600 лет назад, — утверждают исследователи в материале, опубликованном в Nature Genetics. Это вполне соотносится с представлениями археологов о времени формирования древних рисоводческих поселений в долине верховьев реки Янцзы.

Путешествия купцов по маршруту Великого Шелкового пути, соединявшего Китай с Ближним Востоком, вероятно, способствовали распространению штамма за пределами Восточной Азии, а позднее, по всей видимости, бактерия перемещалась с переселенцами из Китая на острова Тихого океана в 1850-х годах. Разновидность туберкулеза, обычная для азиатских республик бывшего СССР, также сформировалась как ветвь китайского штамма, пришедшего на их территорию вместе с мигрантами в период национальных восстаний в Казахстане, Киргизии и Узбекистане в 1860-1870 годов.

Глобальные потрясения последних столетий также способствовали распространению пекинского штамма. На основании геномных исследований ученые моделируют его динамику во времени. Они утверждают, что распространенность этого штамма туберкулеза (и, соответственно, число заболевших людей) очень сильно выросла в начале XIX века, в связи с ростом городов, обусловленным индустриализацией. Новый пик заболеваемости отмечается в начале ХХ века — доктор Тьери Вирт связывает это с дальнейшей урбанизацией после окончания Первой Мировой войны и усугублением ситуации пандемией гриппа-«испанки», сделавшей людей менее устойчивыми к туберкулезу.

Повсеместное увлечение антибиотиками в 1960-х существенно снизило уровень распространения бактерий. Однако ненадолго: примерно до конца 80-х – начала 90-х годов. Вирт и его команда связывают это с новой угрозой — распространением вируса ВИЧ — и с коллапсом СССР. Разрушение налаженной советской системы здравоохранения способствовало массовому росту заболеваемости туберкулезом самых разных форм, в том числе и антибиотикоустойчивых.

С момента своего появления, пекинский штамм стал одним из наиболее инфекционно опасных, он успешно конкурирует с другими штаммами Mycobacterium tuberculosis. Вирт и его команда идентифицировали целый ряд мутаций, связанных с антибиотикоустойчивостью и уклонением от иммунного ответа, которые обусловливают подобный «успех» этого штамма.

Доктор Энн Стоун, эволюционный генетик из Arizona State University in Tempe сказала, что на нее произвело впечатление количество материала, исследованного доктором Виртом и его командой, хотя она не согласна с предложенной оценкой времени начала распространения пекинского штамма — 6600 лет назад. Доктор Стоун относит время начала экспансии этого штамма к периоду 1200–2400 лет назад. Исследования ее команды основаны на анализе геномов туберкулезной палочки, выделенной из перуанских мумий возрастом в 1000 лет. Но было бы чудом, если бы результаты исследований полностью совпали, сказала доктор Стоун, и заметила, что зато можно продолжать «соревноваться» в установлении этой даты.

 

Источник: www.nature.com

national museum of natural history in paris геномные исследования туберкулезной палочки пекинский штамм возбудителя туберкулеза туберкулезная палочка тьери вирт эволюционная генетика бактерий

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий