A paleogenetika tudománya a régi korokból származó DNS tanulmányozásával foglalkozik. Vizsgálatai a fertőző betegségekre is kiterjednek, ami külön szakterületté vált. A lipcsei Max Planck Intézet tudósai (Maria Spyrou, Kirsten Bos, Alexander Herbig és Johannes Krause) a Nature Reviews Genetics folyóiratban tekintették át az ősi kórokozók genetikai elemzésének fejleményeit. A legfontosabb, hogy a régészeti maradványokból származó patogének (például baktériumok, vírusok és paraziták) DNS-ének közvetlen vizsgálatával nyomon követhető a kórokozók terjedése és fejlődése. Ez pedig betekintést nyújt az emberiség történetének fontos tényezőire, hiszen a járványok történelemformáló erőt jelentettek, továbbá javítja a modernkori fertőző betegségekről szóló ismereteinket is.
Johannes Krause a Knowable magazinnak adott interjúban elmondta, a tudósok azt a módszert alkalmazzák az ősi DNS-ek elkülönítésére, hogy az összes örökítőanyagot kinyerik az emberi maradványokból, gyakran fosszilis fogakból vagy csontokból, és az egészet szekvenálják. Ez lehetővé teszi, hogy megkülönböztessék az emberi DNS-t a keresett kórokozók DNS-étől, majd megpróbálják újraépíteni genomjaikat. Azaz felépítik a fosszíliák molekuláris nyilvántartását, amely megmondja, hogy a kórokozók hogyan változtak az idők során. Ez fontos információt nyújt a múltban súlyos járványokat okozó mikrobiális szervezetek biológiájáról.
A fekete halál esete
Sokan azt gondolják, hogy az egykori járványokban elhunytak sírjait nem szabad bolygatni, mert lesújthat valami olyasmi, mint a fáraók átka . Azaz életre kelnek a fertőző ágensek, és újra gyilkolni fognak. Az 1980-as években azonban már készültek olyan tanulmányok, amelyek során a kutatók megpróbálták az ősi baktériumokat vagy vírusokat életre kelteni és tenyészteni. De senki sem volt képes ismét életet lehelni a több mint százéves kórokozókba. Így ma nagyon valószínűtlennek tartják, hogy ilyesmi megtörténhetne.
A kutatási terület gyors fejlődését a többi között az alapozta meg, hogy a középkori pestisjárványok áldozatai elegendő mintát adtak a módszerek teszteléséhez. Mellesleg közben sikerült megfejteni, hogy honnan származott az emberi történelem egyik legrettenetesebb betegsége. A történészek között sokáig vita folyt arról, hogy a fekete halál valamiféle vírus vagy egy ma ismeretlen betegség lehetett. A vizsgálat biztonságos kiindulását az jelentette, hogy a Max Planck Intézet kutatói hozzáfértek 50 holttesthez a híres londoni East Smithfield temetőből (nem messze a Towertől), amelyet csak a fekete halál világjárvány idején használtak. Az elemzés nem hagyott kétséget afelől, hogy az ott eltemetett emberek miért haltak meg, hiszen a maradványok körülbelül felében azonosították a Yersinia pestis baktériumot.
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
Kaffa öröksége
A pestist leíró legrégebbi történelmi dokumentumok egy Kaffa (ma Feodoszija ) nevű városból származnak a Krím-félszigetről. A 14. század első felében ez egy várfalakkal védett genovai kolónia volt, amelyet kelet felől az Aranyhorda területe szegélyezett. A mongolok végül megtámadták a várost, méghozzá biológiai hadviselést alkalmazva. A városfalon fertőzött holttesteket dobtak át, amelyekről a betegség gyorsan elterjedt. Kaffa lakói hamarosan a település feladására kényszerültek, és visszavonultak Itáliába. Csakhogy a pestist is magukkal hurcolták, ami Európa nyugati felén nagyon gyorsan tovaterjedt, és mindössze öt év alatt megölte a lakosság felét.
Maria Spyrou Európa különböző részeiről gyűjtött Yersinia pestis mintákat. Az egyik genom, amelyet vizsgálat alá vont, egy olyan törzsé volt, amely Oroszország szamarai régiójából, a Krimtől mintegy 1500 kilométerre fekvő területről származott. Amikor hozzáillesztette ezt a törzset a Yersinia családfához, kiderült, hogy ez az őse a fekete halálnak , megerősítve azt az elképzelést, hogy a betegség keletről érkezett. Az összes többi genom, amelyet a fekete halál időszakából gyűjtött Európa sok különböző helyéről, 100 százalékban azonos volt ezzel. Ez megmutatta, hogy a pandémia milyen gyorsan terjedt, ha a kórokozó közben nem változott semmit. Ugyan a baktériumok később mutálódtak, de úgy tűnik, hogy az akkori törzs a mai világ legtöbb pestisváltozatának közös őse. "A fekete halál egyfajta ősrobbanás volt a pestis számára" - mutatott rá Krause.
A modern pestistörzsek elméletileg továbbra is képesek lennének nagy járványt kelteni, ha még mindig olyan viszonyok uralkodnának, mint a középkori Európában. Még ma is körülbelül 2500 embert fertőz meg évente a Yersinia pestis , s e kórokozók többsége rokon törzsekből származik. A 2017-ben Madagaszkáron néhány száz embert megfertőző baktériumok biológiája például nagyon hasonlított a fekete haláléhoz. Ma már azonban jelentősen jobb a higiénia, nem érintkezünk patkányokkal, és hatásos antibiotikumaink is vannak, amelyek nélkül a halálozási ráta most is 60 százalékos lenne hét-tíz napon belül.
Hogyan válik gyilkossá egy kórokozó?
A pestis veszélyességének kritikus elemére az egyik rokona, a Yersinia pseudotuberculosis baktérium vizsgálata adta meg a szemléletes magyarázatot. Elméletileg ez a mikroba is éppen olyan veszélyes, mint rossz hírű rokona, s az immunrendszert ugyanúgy képes lehet kijátszani. De nincs olyan ismert eset, amikor a vérbe kerülve szövetelhalást váltott volna ki a kéz és a láb elfeketedését okozva, amiből a fekete halál kifejezés is származik.
Az Yersinia pseudotuberculosisból ugyanis hiányoznak a bolhák manipulálásához szükséges gének. Miután a bolha felszívja egy Yersinia pestissel fertőzött beteg vérét, a baktériumok egy olyan biofilmet állítanak elő, amely bevonva a bolha belét, megakadályozza további vér lenyelését. Emiatt a bolha éhezik, és kínjában naponta több százszor csíp. A vért érintkezésbe hozza a biofilmmel, majd újra kiköpi, és továbbítja a baktériumokat az új csípésnél támadt sérülésbe. Mivel a Yersinia pseudotuberculosisnak nincsenek génjei ahhoz, hogy ezt a biofilmet előállítsa, bolhacsípéssel nem terjedhet tovább.
Krause beszámolója szerint a közelmúltban olyan Yersinia pestis baktériumokat találtak a bronzkorból és a késő kőkorszakból, amelyekből hiányzik néhány ilyen gén. Ehelyett valószínűleg a tüdőt fertőzték meg és a levegőben terjedtek, ahogyan egyes pestis baktériumok ma is viselkednek. Ezek a leletek azt mutatják meg, hogy a Yersinia pestis hogyan vált veszélyes emberi kórokozóvá azáltal, hogy szert tett egyetlen kritikus tulajdonságra.
Ez is érdekelhet
A paleogenetika a pestis viselkedésének feltárásával első nagy sikerét érte el, de a tudósok arra számítanak, hogy nem az utolsót. A felhasználható technológia gyorsan fejlődik, így nagyobb eséllyel deríthető ki, hogy a valaha létezett félelmetes kórok mivé fejlődtek mára, és kell-e tartanunk régi járványok feltámadásától. A tudósok egy része ezt sem zárja ki, mert a globális felmelegedés miatt a permafrosztban hibernálódott mikrobák támadásba lendülhetnek. A paleogenetika előtt e veszélyek feltárásában is komoly feladatok állhatnak.
