Mimo że kości liczyły około tysiąca lat, zespołowi udało się wydobyć z nich DNA. Były tam również sekwencje należące do
Mycobacterium tuberculosis, bakterii, która powoduje gruźlicę. Badacze wyliczyli, że te prastare sekwencje miały ostatniego wspólnego przodka z dzisiejszymi szczepami
M. tuberculosis 6 tysięcy lat temu.
To była pierwsza wielka niespodzianka. Wśród naukowców, którzy badają gruźlicę, panuje opinia, że jest to prastara choroba, która zaczęła zarażać ludzi w czasach, kiedy wszyscy żyliśmy w Afryce – w końcu tam właśnie jej szczepy są najbardziej zróżnicowane. W miarę jak rozprzestrzenialiśmy się po globie ten groźny partner powędrował razem z nami i ko-ewoluował z nami. Badania genetyczne podtrzymują ten pogląd. Duże badanie, opublikowane w zeszłym roku, ocenia, że wszystkie szczepy ludzkiej gruźlicy wyewoluowały od wspólnego przodka, który żył 70 tysięcy lat temu, zanim rozpoczęła się wielka ekspansja z Afryki. Nowe wyniki sugerują jednak, że ten mikrob-przodek żył zaledwie 6 tysięcy lat temu!
Zaskakuje coś więcej niż tylko ta rozbieżność. 6 tysięcy lat temu ludzie już rozprzestrzenili się po całym świecie, włącznie z całą Ameryką. Pomost lądowy, który łączył Azję i Amerykę Północną dawno został zalany. I miało jeszcze minąć kilka tysiącleci zanim jakikolwiek Europejczyk przepłynął Atlantyk. Jeśli więc gruźlica powstała w Afryce, jak dostała się do Ameryki Południowej?
Zespół zaczął rozważać różne możliwości. Może jakieś zwierzę przepłynęło na pływającej wyspie ocean, zabierając ze sobą bakterię? Może przyleciał z nią jakiś ptak? A może, jak zasugerował jeden z nich, przeniosły ją foki. Są długodystansowymi pływakami, są zarażone krewną M. tuberculosis o nazwie M. pinnipedii, a ludzie często je zabijają i zjadają. Ale… no dajcie spokój. Foki? Poważnie? “Nieźle uśmialiśmy się – mówi Bos. – Wydawało się to takie głupie”.
Niemniej warte było przetestowania. Grupa porównała genomy wielu gatunków bakterii gruźliczych u różnych zwierząt – ludzi, krów, szympansów, kóz, fok i innych. I stwierdzili, że najbliższymi krewnymi szczepu peruwiańskiego nie były te, które dzisiaj zarażają ludzi… ale te z fok!
“Nie mogliśmy uwierzyć, że to właśnie pokazują nam dane, ale było to całkiem jasne – mówi Bos. – Miałam dane i wysłałam SMS-a do Johannesa Krause’go, który należał do kierujących zespołem. Johannes odpisał: Bzdura!”
“To jest triumf postawy technicznej i analitycznej i daje to także cudownie nieoczekiwany wynik. To jest wspaniała nauka!” – mówi Mark Pallen z University of Warwick.
A oto, co zdaniem Bos mogło się zdarzyć: M. tuberculosis wyewoluowała w Afryce i mogła przedostać się do przybrzeżnej populacji fok (lub raczej, prawdopodobnie, lwów morskich). To jest prawdopodobne – te mikroby są naprawdę dobre w przeskakiwaniu między ssakami, jak pokazuje zdumiewająca debata o powodach przetrzebienia populacji brytyjskich borsuków. Bakteria zaadaptowała się do fok, dając linię rodową, którą znamy jako M. pinnipedii. Następnie rozprzestrzeniła się na południową półkulę w swoim nowym gospodarzu.
Z czasem kilka tych chorych zwierząt zabili ludzie mieszkający na wybrzeżu Peru. Wiemy, że wiele tych grup używa skór foczych do rytuałów pogrzebowych. Jadali mięso focze jako stały składnik swojego menu. Przez takie praktyki mogli zarazić się gruźlicą. Jeśli brzmi to nieprawdopodobnie, proszę zauważyć, że foki w zoo kilkakrotnie już przekazały ludziom M. pinnipedii. Niektórzy archeolodzy już zgadywali, że ludy nadbrzeżne, które polowały, a może nawet hodowały foki, mogły złapać od nich gruźlicę.
Odkrycie tego zespołu może pomóc wyjaśnić nieco z niejasnej historii gruźlicy w Amerykach. Naukowcy uważali kiedyś, że chorobę tę przynieśli europejscy koloniści, ponieważ szczepy, które obecnie krążą po Nowym Świecie, są blisko spokrewnione z europejskimi. Kiedy jednak zaczęli znajdować bardzo stare szkielety z oznakami tej choroby, wiedzieli, że musieli się mylić. W 1994 r. jeden z zespołów badawczych wydobył DNA M. tuberculosis z tysiącletniej mumii peruwiańskiej. Najwyraźniej ten mikrob przybył do Ameryk na długo przed Europejczykami.
Czy mogły być za to odpowiedzialne foki? „Na tym etapie badań byłaby to odważna ekstrapolacja” – mówi Terry Brown z University of Manchester. Jest zupełnie możliwe, że foki są zmyłką i że gruźlicę przyniosły do Peru jakieś inne zwierzęta, których zespół nie uwzględnił w swojej analizie. W końcu, badali tylko genomy 14 szczepów zwierzęcych. „Skrobią tylko po powierzchni różnorodności prątków” – mówi Hendrik Poinar z McMaster University. “Może być mnóstwo szczepów u innych zwierząt, które będą bliższe niż te u fok”. Historia fok jest prawdopodobna, ale to jeszcze nie czyni jej prawdziwą.
Nawet jeśli foki brały w tym udział, nie jest jasne, jak często przekazywały gruźlicę ludziom, ani co zdarzyło się potem. Ich szczepy mogły przeskakiwać od człowieka do człowieka i ogarnąć obie Ameryki. Albo też mogły zarazić tych trzech nieszczęsnych Peruwiańczyków i nikogo więcej. „[To mógł być] tylko jednorazowy epizod zarażenia odzwierzęcego, ograniczony w czasie i przestrzeni, pozostawiając większość gruźlicy w czasach przed-kolumbijskich w Amerykach bez wyjaśnienia” – dodaje Pallen.
Bos zgadza się. “Tych troje mogło po prostu zjeść chore foki, zarazić się i umrzeć, bez przekazania choroby swoim współplemieńcom”. Dla sprawdzenia hipotezy o przekazywaniu choroby od człowieka do człowieka, zespół musi znaleźć podobne szczepy M. tuberculosis w szkieletach ze stanowisk archeologicznych w głębi lądu, gdzie ludzie nie mieli bezpośredniego kontaktu z fokami. Pracują nad tym.
Tymczasem Brown dodaje, że przekazanie choroby przez foki nie jest najważniejszą częścią badania. Bardziej frapuje go sugestia, że gruźlica liczy zaledwie 6 tysięcy lat zamiast 70 tysięcy, jak sądzono poprzednio.
„Te daty są wyliczone przez zmierzenie różnorodności genetycznej wszystkich znanych szczepów bakterii TB, a następnie użycie zegara molekularnego – opartego o tempo, w jakim zmiany genetyczne zachodzą podczas ewolucji – żeby dowiedzieć się, ile potrzeba czasu na wyewoluowanie całej tej różnorodności” – wyjaśnia Brown. „Aby to zrobić, trzeba wykalibrować zegar molekularny – musimy wiedzieć, jak szybko zmiany genetyczne gromadziły się w przeszłości”.
Wcześniejsze badania kalibrowały zegar, używając niedokładnych liczb, opartych na oszacowaniach tego, kiedy ludzie rozprzestrzeniali się po świecie. Zespół Bos (który zawiera sześciu autorów z poprzedniej pracy) wykalibrował swój zegar używając jednego ze znalezionych szkieletów. Dzięki datowaniu metodą węgla wiedzieli, że liczył między 1000 a 1200 lat. Mogli wyliczyć, jak bardzo bakterie zmieniły się od tego czasu i ile czasu wcześniej potrzebowały na ewolucję. Stąd sześć tysięcy lat.
Jeśli to wyliczenie jest poprawne, całkowicie obalałoby to tezę, że gruźlica wyewoluowała, kiedy nadal byliśmy ograniczeni do Afryki, i różnicowała się wraz z nami, kiedy kolonizowaliśmy świat. Zamiast tego, pojawiła się, kiedy zasiedlenie świata było niemal ukończone.
Oczywiście, mogą się mylić. Pallen mówi, że badanie nie wyjaśnia, dlaczego inna grupa znalazła oznaki gruźlicy u liczącego 17 tysięcy lat bizona z Ameryki Północnej . Brown dodaje: “Musieli poczynić pewne założenia o sposobie, w jaki ewoluuje bakteria gruźlicy, a te założenia mogą nie być całkiem bezpieczne. Zdecydowanie potrzebujemy więcej prastarych sekwencji genomu Mycobacterium, na przykład z Europy lub Azji oraz z innych okresów czasowych, żeby sprawdzić ten wynik”.
“Badanie prastarego DNA [będzie] nadal znaczącym wkładem w zapełnianie luk w naszej wiedzy o gruźlicy, niszczącej chorobie, która nadal zabija wiele tysięcy ludzi każdego roku” - mówi Charlotte Roberts z Durham University.
Źródło: Bos, Harkins, Herbig, Coscolla, Weber, Comas, Forrest, Bryant, Harris, Schuenemann, Campbell, Majander, Wilbur, Guichon, Wolfe Steadman, Collins Cook, Niemann, Behr, Zumarraga, Bastida, Huson, Niesell, Young, Parkhill, Buikstra, Gagneux, Stone & Krause. 2014. Pre-Columbian mycobacterial genomes reveal seals as a source of New World human tuberculosis. Nature http://dx.doi.org/doi:10.1038/nature13591
Seals may have carried tuberculosis to the New World
Not Exactly Rocket Science, 20 sierpnia 2014
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
