Πώς η πανούκλα έχει σημαδέψει για τα καλά το DNA μας

Και μόνο η αναφορά των λέξεων βουβωνική πανώλη είναι αρκετή για να προκαλέσει φόβο και δέος ακόμη και σήμερα. Η ασθένεια είναι πλέον εξαιρετικά σπάνια, τόσο στις ΗΠΑ όσο και στην Ευρώπη, σε μεγάλο βαθμό χάρη στις αλλαγές στον τρόπο ζωής που εμποδίζουν την εξάπλωσή της στον άνθρωπο από μολυσμένους ψύλλους. Ακόμη και όταν εμφανίζεται, μπορεί να αντιμετωπιστεί σχετικά εύκολα με αντιβιοτικά.

Αλλά παρόλο που είναι σχετικά σπάνια σε σύγκριση με το παρελθόν, η βουβωνική πανώλη έχει αφήσει το σημάδι της στο ανθρώπινο είδος και μπορεί ακόμη να βρεθεί στα γονιδιώματα των ανθρώπων που ζουν σήμερα, αναφέρει σε αφιέρωμά του το BBC News.

Ο Μαύρος Θάνατος

Το Yersinia pestis μαστίζει το ανθρώπινο είδος εδώ και χιλιάδες χρόνια. Στοιχεία DNA του βακτηρίου έχουν βρεθεί σε σκελετούς που χρονολογούνται πριν από 4.000 χρόνια. Αλλά στις αρχές του 1300, ένα στέλεχος του βακτηρίου εξερράγη στην Ευρώπη ως ο Μαύρος Θάνατος. Πιστεύεται ότι προήλθε από χωριά γύρω από την κοιλάδα Τσούι, στο σημερινό Κιργιστάν, ίσως περνώντας μέσω ψύλλων από μολυσμένες μαρμότες στους ανθρώπους, πριν εξαπλωθεί στην Ευρώπη κατά μήκος του Δρόμου του Μεταξιού.

Ο Μαύρος Θάνατος πιστεύεται ότι σκότωσε περίπου 50 εκατομμύρια Ευρωπαίους μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 14^ου αιώνα, ενώ μέσα στους αιώνες η πανούκλα σκότωσε τουλάχιστον 200 εκατομμύρια ανθρώπους.

Επειδή οι επιδημίες πανώλης ήταν τόσο καταστροφικές, οι ερευνητές αναρωτιούνται εδώ και καιρό αν άφησαν κάποιο μόνιμο αποτύπωμα στο ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα. Συγκεκριμένα, μια θεωρία υποστηρίζει ότι ο Μαύρος Θάνατος θα μπορούσε να ήταν αρκετά διαδεδομένος τον 14ο αιώνα ώστε να έχει δημιουργήσει μια μορφή φυσικής επιλογής. Και ότι ορισμένα από τα άτομα που επέζησαν από αυτόν ήταν σε θέση να μεταβιβάσουν τυχόν γενετικές ιδιορρυθμίες που τα βοηθούσαν να τα καταφέρουν στις μελλοντικές γενιές.

Αναζητώντας «καθαρό» DNA

Αλλά μέχρι σχετικά πρόσφατα, η συγκέντρωση οποιουδήποτε είδους δεδομένων για να επιβεβαιωθεί η θεωρία αυτή ήταν σχεδόν αδύνατη. Η αλληλούχιση του DNA από τους σκελετούς των αρχαίων θυμάτων της πανώλης που βρέθηκαν σε μαζικούς τάφους είναι διαβόητα δύσκολη. Οι επιστήμονες αναγκάζονται να εργαστούν με τα πιο μικροσκοπικά θραύσματα DNA, πολλά από τα οποία είναι ιδιαίτερα μολυσμένα.

«Είναι αρκετά σύνηθες να διαπιστώνουμε ότι η πλειονότητα του DNA προέρχεται στην πραγματικότητα από το έδαφος ή από βακτήρια που εισέβαλαν στον σκελετό μετά τον θάνατο του ατόμου», λέει ο Σουηδός γενετιστής Πόντους Σκόγκλαντ, ο οποίος διευθύνει το εργαστήριο αρχαίας γονιδιωματικής στο Ινστιτούτο Francis Crick του Λονδίνου.

Οι ειδικοί ανακάλυψαν, ωστόσο, ένα κομμάτι του σκελετού όπου μπορεί να βρεθεί ακόμη αξιόπιστο δείγμα DNA. Ονομάζεται οστέινος λαβύρινθος και βρίσκεται μέσα στο εσωτερικό αυτί, προστατευμένος από το υπόλοιπο κρανίο. Αυτό το πολύ, πολύ, μικρό οστό βοήθησε να προκύψουν νέες γνώσεις σχετικά με το ποιοι επέζησαν από τις επιδημίες πανώλης του παρελθόντος και γιατί.

Ρυθμίζοντας την ανοσία

Τα Ανθρώπινα Λευκοκυτταρικά Αντιγόνα (HLA) είναι μια ομάδα γονιδίων που κωδικοποιούν πρωτεΐνες στην επιφάνεια των κυττάρων μας, οι οποίες παίζουν σημαντικό ρόλο στον συντονισμό της ανοσολογικής απόκρισης. Μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι ορισμένοι άνθρωποι που ήταν ασυμπτωματικοί στο Covid-19 είχαν ορισμένες παραλλαγές HLA που λειτουργούσαν ως μια μορφή φυσικής προστασίας έναντι του ιού.

«Ο ρόλος των γονιδίων HLA είναι να αναγνωρίζουν την ξένη εισβολή στο σώμα και να κατευθύνουν το ανοσοποιητικό σύστημα να αναζητήσει κύτταρα που έχουν μολυνθεί με παθογόνες πρωτεΐνες και να τα καταστρέψει», λέει ο εξελικτικός γενετιστής Πολ Νόρμαν, ο οποίος μελετά τη βουβωνική πανώλη στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο.

«Οι σχετικά σπάνιες παραλλαγές αυτών των γονιδίων μπορούν να βοηθήσουν κάποιους ανθρώπους να επιβιώσουν από μια πανδημία, και αν οι θάνατοι από Covid ήταν πολύ περισσότεροι, ο ανθρώπινος πληθυσμός θα είχε μείνει με πολύ μεγαλύτερη συχνότητα αυτών των παραλλαγών», συμπληρώνει ο Νόρμαν.

Το 2021, ο Νόρμαν και οι συνεργάτες του απέδειξαν ότι οι παραλλαγές HLA πιθανώς έπαιζαν ρόλο στον καθορισμό του ποιος επέζησε από τις μεσαιωνικές επιδημίες πανώλης. Ερεύνησαν έναν ομαδικό τάφο με θύματα πανώλης του 16ου αιώνα στη γερμανική πόλη Ελβάνγκεν και αλληλούχισαν γονιδιώματα από 36 σκελετούς. Όταν τα συνέκριναν με το DNA των ανθρώπων που ζουν σήμερα στο Ελβάνγκεν, διαπίστωσαν ότι οι κάτοικοι της πόλης στον 21ο αιώνα είχαν λεπτές διαφορές σε διάφορα γονίδια HLA, τα οποία πιθανότατα καθιστούσαν τους προγόνους τους πιο ικανούς να καταπολεμήσουν την Yersinia pestis.

Πριν από δύο χρόνια, μια διεθνής ομάδα ερευνητών προσπάθησε να εξετάσει πώς ο Μαύρος Θάνατος μπορεί να επηρέασε την ανθρώπινη ανοσία, συγκεντρώνοντας γενετικά δείγματα από τους σκελετούς περίπου 500 ανθρώπων στα νεκροταφεία του Λονδίνου και σε ολόκληρη τη Δανία, οι οποίοι πέθαναν πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την πανδημία του 14ου αιώνα.

Συγκεκριμένα, παρατήρησαν μοτίβα που σχετίζονται με ένα γονίδιο που ονομάζεται ERAP2, το οποίο κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που είναι γνωστό ότι βοηθά τα κύτταρα του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος να καταπολεμήσουν το Yersinia pestis και άλλα παθογόνα. Όμως μια παραλλαγή του ERAP2 παράγει μια πιο περιορισμένη μορφή της πρωτεΐνης, ενώ μια άλλη παράγει μια πρωτεΐνη πλήρους μεγέθους.

Η μελέτη έδειξε ότι οι μεσαιωνικοί Λονδρέζοι και Δανοί που έφεραν την τελευταία παραλλαγή ERAP2 είχαν διπλάσιες πιθανότητες να επιβιώσουν από τον Μαύρο Θάνατο. Μέχρι το τέλος του 14ου αιώνα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το 50% των Λονδρέζων και το 70% των Δανών που συμμετείχαν στην έρευνα, έφεραν αυτή την παραλλαγή.

Ενσωμάτωση στο DNA μας

Ωστόσο, πρέπει ακόμη να μάθουμε περισσότερα. Ο Σκόγκλαντ λέει ότι οι ερευνητές πρέπει να μελετήσουν χιλιάδες ακόμη γονιδιώματα από άτομα που ζούσαν σε όλη την Ευρώπη την εποχή του Μαύρου Θανάτου και κατά τους επόμενους αιώνες, για να δουν αν προσαρμογές όπως η παραλλαγή ERAP2 έγιναν πραγματικά ευρέως διαδεδομένες και ενσωματώθηκαν στο DNA μας.

Ο Σκόγκλαντ επισημαίνει επίσης μια μελέτη που έκανε με θύματα πανώλης που βρέθηκαν στο Σόμερσετ και την Κάμπρια στο Ηνωμένο Βασίλειο πριν από περίπου 4.000 χρόνια, όταν η Yersinia pestis δεν είχε ακόμη αναπτύξει την ικανότητα να μεταδίδεται από τους ψύλλους.

«Μπορούμε να δούμε στο DNA ότι τα βακτήρια στερούνταν ενός γενετικού παράγοντα που επιτρέπει αυτή τη μετάδοση με βάση τους ψύλλους», λέει.

«Η μετέπειτα εξέλιξή τους είχε δραστικό αντίκτυπο στην ανθρώπινη υγεία. Αλλά μπορούμε επίσης να μάθουμε από το πώς η εξέλιξη αντιμετώπισε προβλήματα στο παρελθόν, πώς επινόησε βιολογικούς μηχανισμούς για να καταπολεμήσει αυτές τις ασθένειες πριν από χιλιάδες χρόνια. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας, διότι μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε για να μας βοηθήσει με τα εμβόλια και την ανάπτυξη φαρμάκων σήμερα».