Naučnici su uspešno rekonstruisali genom bakterije „Treponema palidum“ iz ljudskih ostataka starih oko 5.500 godina, otkrivenih u regionu Sabana de Bogota u Kolumbiji.
Ova bakterija je danas odgovorna za nekoliko ozbiljnih zaraznih bolesti, uključujući sifilis.
Nalazi, objavljeni u žurnalu Sajens, značajno proširuju znanja istraživača o tome koliko dugo ove infekcije pogađaju ljudsku populaciju, piše SajensDejli.
Ostaci su iskopani iz skloništa u blizini današnje Bogote i stari su oko 5.500 godina. Identifikacijom ovog drevnog genoma, istraživači su produžili poznatu genetsku istoriju bakterije Treponema palidum za više od 3.000 godina. Ovi dokazi daju dodatnu težinu teoriji da su treponemske bolesti cirkulisale u Americi mnogo ranije nego što je prethodno dokumentovano.
„Naši nalazi pokazuju jedinstveni potencijal paleogenomike da doprinese našem razumevanju evolucije vrsta i potencijalnih zdravstvenih rizika za prošle i sadašnje zajednice“, izjavio je genetičar Lars Feren-Šmic sa Univerziteta Kalifornija u Santa Kruzu.
Bakterija i njeni različiti oblici
Treponema palidum je bakterija spiralnog oblika koja danas postoji u tri blisko srodne podvrste. Svaka uzrokuje različitu bolest: sifilis, tropsku frambeziju (malinaste boginje) i bedžel (nevenerični endemski sifilis). Četvrta treponemska bolest, pinta, uzrokovana je bakterijom Treponema carateum ili Treponema palidum subsp. carateum. Do sada nije pronađen kompletan genom patogena odgovornog za pintu, što ostavlja otvorena pitanja o njegovim evolucionim odnosima i klasifikaciji.
Uprkos njihovom gotovo identičnom genetskom sastavu, naučnici još ne znaju kada i kako su se ovi različiti oblici bolesti pojavili. Iako skeletni ostaci ponekad mogu pokazati znake infekcije, genetika često otkriva složeniju priču. I dalje postoje velike praznine između onoga što kosti mogu da otkriju i onoga što drevna DNK može da potvrdi o evoluciji bolesti.
U ovoj studiji istraživači su potvrdili da drevna DNK pripada vrsti Treponema palidum, ali se ona nije podudarala ni sa jednim od poznatih oblika koji danas uzrokuju bolesti. Iako je blisko povezan sa modernim sojevima, drevni genom se odvojio rano u evolucionoj istoriji ove bakterije.
„Jedna mogućnost je da smo otkrili drevni oblik patogena koji uzrokuje pintu, o čemu malo znamo, ali se zna da je endemičan u Srednjoj i Južnoj Americi i da uzrokuje simptome lokalizovane na koži. U ovom trenutku ne možemo dokazati da je to slučaj, ali to je trag koji vredi dalje istražiti“, rekla je Ana-Safo Malaspinas sa Univerziteta u Lozani i vođa grupe na Švajcarskom institutu za bioinformatiku (SIB).
Na osnovu genetske analize, naučnici procenjuju da se ova drevna loza odvojila od ostalih loza Treponema palidum pre oko 13.700 godina. Nasuprot tome, tri moderne podvrste su se, po svemu sudeći, razdvojile mnogo kasnije, pre oko 6.000 godina. Ovi vremenski okviri podržavaju ranija istraživanja i naglašavaju koliko su treponemski patogeni bili raznoliki u dalekoj prošlosti.
Duga evoluciona istorija bakterije
„Trenutni genomski dokazi, zajedno sa našim ovde predstavljenim genomom, ne rešavaju dugogodišnju debatu o tome gde su sami sindromi bolesti nastali, ali pokazuju da postoji duga evoluciona istorija treponemskih patogena koji su se u Americi diverzifikovali hiljadama godina ranije nego što se mislilo“, rekla je Elizabet Nelson, molekularni antropolog i paleopatolog na SMU.
Praćenje porekla treponemskih bolesti je posebno izazovno jer su bakterije na genetskom nivou izuzetno slične. Istovremeno, one se šire na različite načine i mogu izazvati veoma različite simptome, što otežava razmrsivanje njihovih evolucionih puteva.
„Naši rezultati pomeraju povezanost bakterije Treponema palidum sa ljudima za hiljade godina unazad, moguće na više od 10.000 godina u kasni pleistocen“, rekao je istraživač Davide Boci sa Univerziteta u Lozani i SIB Švajcarskog instituta za bioinformatiku.
Ovo otkriće se nadovezuje na dugogodišnji arheološki i genetski rad na lokalitetu Tekvendama 1. Ranije studije arheologa Migela Delgada sa Nacionalnog univerziteta La Plata u Argentini i Feren-Šmica pružile su detaljne podatke o samom skeletu.
Patogen prvobitno nije otkriven namerno. Istraživači su prvobitno sekvencirali DNK pojedinca kako bi proučavali istoriju drevnih ljudskih populacija, proizvodeći oko 1,5 milijardi fragmenata genetskih podataka, što je mnogo više nego što je uobičajeno. Tokom rutinskog skrininga, timovi sa Univerziteta Kalifornija u Santa Kruzu i Univerziteta u Lozani nezavisno su otkrili tragove Treponema palidum i odlučili da ih zajedno istraže.
Iako je bakterijska DNK činila samo mali deo ukupnog genetskog materijala, dubina sekvenciranja omogućila je timu da rekonstruiše genom patogena bez korišćenja specijalizovanih tehnika obogaćivanja.
Bakterija uglavnom ostaje u kostima i zubima
Bolesti uzrokovane bakterijom Treponema palidum mogu ostaviti tragove na kostima, ali samo pod određenim uslovima i ne kod svih zaraženih osoba. Većina drevnih genoma ove bakterije do sada je pronađena u zubima ili kostima koji su jasno pokazivali znake bolesti. U ovom slučaju, skelet nije pokazivao vidljive dokaze infekcije. Istraživači su uzeli uzorak sa tibije (cevanice), koja se ne koristi često za studije drevne DNK. Uspeh ovog pristupa sugeriše da čak i kosti bez očiglednih markera bolesti mogu sačuvati vredne genetske informacije.
Saznanjima o tome kako su se zarazne bolesti pojavljivale i menjale u prošlosti, naučnici se nadaju da će bolje predvideti kako bi mogle evoluirati u budućnosti. Ovo znanje moglo bi pomoći modernim društvima da se pripreme za potencijalne zdravstvene pretnje.
Pre objavljivanja rezultata, istraživački tim je podelio svoje nalaze sa zajednicama u Kolumbiji, prepoznajući važnost otkrića za medicinsku istoriju te zemlje. Konsultovali su lokalne naučnike, studente i članove zajednice, i angažovali zainteresovane strane kroz prezentacije i intervjue. Dobijene su sve potrebne dozvole za izvoz i proučavanje materijala.
„Ovaj proces je bio neophodan jer su nalazi duboko povezani sa medicinskom i kulturnom istorijom Kolumbije. Angažovanje naučnika, studenata, kao i starosedelačkih i ostalih zajednica, osigurava da se rezultati etički komuniciraju i interpretiraju u saradnji sa lokalnim stanovništvom. Ovakav pristup gradi poverenje, podržava odgovorno upravljanje osetljivim otkrićima i jača lokalno vlasništvo nad znanjem“, rekao je Delgado.
