Геном туберкулёза хранит следы важнейших событий в истории человечества
Французские генетики изучили ДНК туберкулёзной бактерии и обнаружили, что в ней оставили свой след все основные события в истории человечества – от рассвета сельского хозяйства до падения Советского Союза.
Французские исследователи изучили почти 5 тысяч образцов Mycobacterium tuberculosis со всего мира, чтобы проследить родословную бактерии, которая возникла тысячи лет назад и к сегодняшнему дню превратилась в устойчивого к антибиотикам убийцу. Как оказалось, почти все основные события в истории человечества, от рассвета сельского хозяйства до падения Советского Союза, оставили свои следы в ДНК палочки Коха.
M. tuberculosis, предположительно, возникла около 40 тысяч лет назад в Африке. Ведущий автор нового исследования, эволюционный генетик Тьерри Вирт (Thierry Wirth) из Национального музея естествознания в Париже, считает, что болезнь не поражала людей прежде, чем они начали заниматься сельским хозяйством.
После того, как люди перешли к оседлому образу жизни и построили первые поселения, возбудитель заболевания начал передаваться от человека к человеку. Предыдущая работа команды Вирта показала, что общий предок всех штаммов палочек Коха, существующих сегодня, начал распространяться 10 тысяч лет назад по территории Плодородного полумесяца – региона на Ближнем Востоке от бывшей Месопотамии до дельты Нила, который считается колыбелью сельского хозяйства. Поскольку в тех землях множество людей проживали в непосредственной близости друг от друга, это место оказалось идеальным для распространения инфекционных болезней.
Из всех штаммов опасной бактерии-возбудителя туберкулёза наибольшие опасения вызывают штаммы так называемой пекинской линии. Впервые они были выявлены в Пекине в середине 1990-х годов, а сейчас распространились по всему миру, причём многие штаммы устойчивы к лекарственным препаратам.
Команда Вирта собрала и проанализировала 4987 образцов штаммов пекинской линии из 99 стран, а также полностью секвенировала геномы 110 из них. Затем учёные использовали полученную информацию, чтобы понять, как эти штаммы взаимосвязаны друг с другом.
В соответствии с названием, пекинская линия действительно зародилась в Азии, недалеко от северо-востока Китая. Это произошло 6600 лет назад — и дата совпадает с археологическими свидетельствами о начале выращивания риса в верховьях реки Янцзы.
Путешественники, следовавшие по Великому Шёлковому Пути, который соединял Китай со странами Ближнего Востока, вероятно, способствовали распространению заболевания за пределы Восточной Азии. То же самое можно сказать и о поздних волнах китайской эмиграции: те штаммы бактерий, которые распространены на Тихоокеанском побережье, возникли там после пришествия китайцев на тихоокеанские острова в 1850-е годы.
Разнообразие штаммов на территории бывших советских республик Центральной Азии также может быть связано с прибытием китайских иммигрантов во время национальных восстаний в Кыргызстане, Казахстане и Узбекистане в 1860-х и 1870-х годах.
Группа использовала геномную последовательность штамма пекинской линии, чтобы произвести моделирование изменений популяции бактерий с течением времени. Оказалось, что количество бактерий и, следовательно, инфицированных людей, резко увеличилось в начале XIX века — вероятнее всего, из-за притока городского населения в период промышленной революции. Второй скачок был в начале XX века — Вирт связывает это с урбанизацией после Первой мировой войны. Кстати, в то же время наблюдалась тяжёлая пандемия гриппа, которая сделала людей более восприимчивыми и к туберкулёзу.
Повышение доступности антибиотиков в 1960-х годах, в свою очередь, ознаменовало падение численности бактерий, однако уже через пару десятилетий – в конце 1980-х и начале 1990-х – ситуация вновь изменилась в худшую сторону.
Исследователи отмечают, что эти даты связаны с ростом ВИЧ и распадом Советского Союза и его системы здравоохранения. В это же время возникли и лекарственно-устойчивые формы туберкулёза.
С момента своего зарождения пекинская линия стала намного более опасной. Вирт говорит, что это можно также объяснить конкуренцией со штаммами других бактерий. В рамках своего исследования команда также вычислила мутации, связанные с устойчивостью к антибиотикам и уклонением от реакций иммунитета, которые, скорее всего, и способствовали небывалому "успеху" штаммов пекинской линии.
Научная статья французских исследователей была опубликована в издании PLoS Pathogens.