Черная смерть показала ДНК

Средневековую эпидемию Черной смерти вызвала серьезная хромосомная мутация чумной палочки, установила международная группа генетиков и микробиологов, впервые реконструировавших большие участки ДНК древней бациллы.

Эпидемия Черной смерти, длившаяся с 1347 по 1351 год и выкосившая треть населения Европы, стала одним из самых катастрофических событий мировой истории, оставив глубокий отпечаток в сознании последующих поколений. Возникшая еще на рубеже XX века гипотеза, что виновником той катастрофы была грамотрицательная бактерия Yersinia pestis, открытая в 1894 году сотрудником Пастеровского института Александром Йерсеном (и впоследствии названная в честь него), а также японским бактериологом Китасато Сибасабуро, практиковавшим метод Коха,

только через сто лет нашла первые подтверждения в исследованиях французского микробиолога Дидье Рауля, чьей группе удалось выделить генетический материал этой бациллы из останков жертв Черной смерти, захороненных в районе Монпелье.

Потребовалось, однако, еще десять лет, чтобы убедить скептиков, приводивших довольно сильные аргументы против того, чтобы связывать Черную смерть с бактерией, вызывающей бубонную, легочную и септическую чуму, – от несовпадения симптомов, эпидемический динамики, уровня смертности и географических ареалов распространения чумы и Черной смерти до претензий к чистоте методов, использованных при извлечении и анализе биологического материала из средневековых захоронений.

Кажется, что большая коллективная статья международной команды генетиков и бактериологов, опубликованная в прошлом году в The Public Library of Science, подвела наконец итог этого спора в пользу именно Yersinia pestis.

Но и эта работа содержала несколько «тонких» мест, уязвимых для критики.

Так, извлеченные из мест массовых захоронений образцы костных и зубных тканей датировались радиокарбонным методом, дававшим разброс от 30 до 100 лет, что не позволяет точно привязать эти захоронения к периоду с 1347 по 1353 года, то есть к собственно Черной смерти. Наконец, использованный метод расшифровки генетического материала давал слишком фрагментарную картину из разных последовательностей нуклеотидов, похожих на участки расшифрованных геномов различных видов чумной палочки, но еще недостаточную, чтобы расставить все точки над i и точно идентифицировать Yersinia pestis в качестве возбудителя, так как изучаемые образцы могли быть загрязнены ДНК родственных бактерий, обитающих в почве (например, Y. pseudotuberculosis и Y. enterocolitica).

Похоже, расставить все точки окончательно удалось другой большой группе микробиологов под руководством Хендрика Пойнара из Университета Макмастера (Канада), чья статья в Proccedings of the National Academy of Science уже лишена перечисленных недостатков.

Так, 109 анализированных образцов (53 кости и 46 зубов) были взяты из братской могилы в Восточном Смитфелде, средневековом пригороде Лондона, который документально датируется 1348–1350 годами как именно чумное захоронение, что снимает претензии к датировке. В качестве же контрольных образцов были использованы образцы тканей из более ранних захоронений находящейся неподалеку церкви Св. Николая. Наконец, для анализа генетического материала группа использовала так называемое выборочное обогащение – усовершенствованный метод секвенирования ДНК, позволяющий восстанавливать из коротких остаточных фрагментов более протяженные цепочки изначальной ДНК-молекулы, чем метод полимеразной цепной реакции, активно используемый в современной экспериментальной биологии, чаще имеющей дело не с сильно разрушенным и остаточным, а хорошо сохранившимся биоматериалом.

Сравнение полученных данных с генетическими библиотеками и контрольными образцами не оставило уже никаких сомнений, что люди, захороненные в Восточном Смитфелде, погибли именно от Yersinia pestis.

Более того, используя метод выборочного обогащения нуклеотидных фрагментов, биологам удалось впервые и почти полностью (на 99%) восстановить «средневековое» ДНК плазмиды рРСР1 – дополнительного участка внутри Yersinia pestis, кодирующего белки, отвечающие за ее патогенность. Расшифрованный код совпал с рРСР1 почти всех изученных на настоящий момент разновидностей чумной палочки (точнее – 11 из 14 известных), но настоящий сюрприз преподнесла как раз не эта вирулентная плазмида,

а частично расшифрованная хромосома средневековой чумной бациллы, в которой обнаружены участки, несовпадающие ни с одной из известных библиотек Yersinia pestis.

В отличие от вспомогательных плазмидных ДНК, ядерная хромосома – главное хранилище генетической информации бактерии, и обнаружение неизвестных ранее участков позволяет сделать вывод, что причиной Черной смерти была серьезная и, возможно, локальная (как в пространстве, так и во времени) мутация Yersinia pestis, скорей всего, исчезнувшая к настоящему моменту.

Именно хромосомная, а не плазмидная мутация Yersinia pestis стала причиной повышенной вирулентности бактерии, за три года унесшей в могилы десятки миллионов человек.

Дальнейшая расшифровка ДНК бациллы

«Черная смерть» покажет, правильно ли это предположение и можно ли отнести эту бациллу к новой разновидности Yersinia pestis в дополнение к трем основным биоварам – Orientalis, Medievalis и Antiqua. А также научиться детектировать ее новые мутации, чтобы Черная смерть больше не повторилась.

Читать полностью: http://www.gazeta.ru/science/2011/08/30_a_3748781.shtml