Канадские, французские, американские и австралийские проанализировали генетический состав возбудителей чумы на протяжении трех описанных пандемий заболевания и выяснили, что в ходе каждой из них его вирулентность постепенно снижалась.
Дополнительные эксперименты показали, что это, вероятно, позволяло бактерии закрепляться и персистировать в популяциях грызунов, которые становились более мелкими и фрагментированными. Отчет опубликован в Science. Зоонозная патогенная бактерия чумная палочка (Yersinia pestis) в природе обитает в организме грызунов и их блох, которые служат вектором передачи особо опасной инфекции человеку. Переходы этого возбудителя к синантропным грызунам и людям приводили к трем документированным в истории пандемиям чумы. Первая из них началась с Юстиниановой чумы в 541–544 годах и продолжалась до 750 года, вторая стартовала с Черной смерти в 1346–1353 годах (события с наибольшей смертностью в истории) и продлилась до 1840 года, третья началась в 1855 году в Китае и спорадически продолжается до сих пор. В каждой из них последующие вспышки заболевания были менее смертоносными, чем изначальная.
Геномы чумной палочки, реконструированные из останков жертв пандемий показали, что штамм от первой из них не оставил циркулирующих потомков, а от второй сформировал две клады, одна из которых отвечает за текущую пандемию, а другая вымерла в начале XIX века. Вымирание соответствующих линий произошло после снижения числа копий гена pla, который кодирует активатор плазминогена и в большой степени отвечает за вирулентность бактерии. Это число резко снижалось (на 61–93 процента) примерно через век после начала первых двух пандемий. Роль этого явления в историческом распространении возбудителя была малоизученной.
Эволюционный биолог Хендрик Пойнар (Hendrik Poinar) из Университета Макмастера отследил с коллегами наличие и отсутствие снижения числа копий pla в ранее опубликованных геномах чумной палочки из первых двух пандемий, а также проанализировали его в обширной коллекции штаммов текущей, собранной Пастеровским институтом в Париже. Подобное снижение было обнаружено в шести из 20 штаммов из первой пандемии, 48 из 94 — из второй и лишь в трех из 2714 — из текущей (все три были изолированы в одной провинции Вьетнама в 1994 году). Во всех случаях штаммы с уменьшенным числом копий pla появлялись после серьезных эпидемий с высокой человеческой смертностью.
Реконструкция геномов исторических и современных штаммов чумной палочки показала, что уменьшение числа копий pla у первых было связано с его перемещением из бактериальной плазмиды pPCP1 с большим количеством копий в единственную хромосому, а у последних — в плазмиду pCD1 с малым количеством копий. Уменьшение содержания pla в геноме закономерно коррелировало со снижением ферментативной активности в анализе активации плазминогена in vitro.
Выяснив это, исследователи моделировали бубонную чуму у мышей подкожным введением 2000 иерсиний с обычным, умеренно сниженным и выраженно (на 90 процентов) сниженным числом копий pla, а также с ферментативно неактивным активатором плазминогена для контроля. Штаммы с обычным и умеренно сниженным числом копий приводили к 100-процентной летальности, с выраженно сниженным — к 85-процентной (причем среднее время до наступления смерти было больше на 1,77 дня; p < 0,01), а с неактивным продуктом гена убивали лишь семь процентов животных. При этом снижение числа копий не отражалось на летальности в моделях легочной (путем интраназального введения возбудителя) и септической (путем внутривенного) чумы, то есть pla модулирует вирулентность только при бубонной форме заболевания.
На основании полученных данных авторы работы выдвинули гипотезу, согласно которой для естественного отбора «диких» штаммов чумной палочки с полным числом копий pla выгодны крупные и хорошо сообщающиеся метапопуляции синантропных крыс, которые быстро распространяют возбудителя в начале пандемий. С течением пандемии высокая смертность крыс и людей приводит к дроблению и изоляции метапопуляций грызунов, которые быстро вымирают от высоковирулентного штамма и не успевают его передать. При этом мутанты бактерии со сниженным числом копий гена приводят к меньшей летальности и вызывают смерть дольше, что способствует их циркуляции в изолированных популяциях крыс и передаче между ними при перемещении животных из одной удаленной популяции в другую. Это снижает интенсивность эпидемии чумы, но способствует сохранению ее природных резервуаров. Когда популяции людей и живущих при них крыс восстанавливаются, высоковирулентные штаммы снова получают преимущество и вероятность новой эпидемии повышается.
https://nplus1.ru/news/2025/05/30/natures-own-misanthropic-art
|
