Фатальная смена персонажа
Возбудитель чумы, несомненно, стал самой печально известной бактерией в истории человечества, поскольку в Средние века он опустошил почти всю Европу. Вероятно, он произошел от близкого родственника, вызывающего только легкую боль в животе. Ответственным за фундаментальное изменение характера, по-видимому, является единственный ген, который безобидный предок когда-то случайно подцепил. С помощью этого строительного блока обогащенному микробу удается избежать разрушения в желудке своего транспортного средства, крысиной блохи. Палочковидная бактерия Yersinia pestis получила известность как возбудитель чумы. В средние века этот микроорганизм, передающийся грызунам через блох, стал бичом человечества, когда только в Европе он убил около 30 миллионов человек. Однако его корни уходят всего от 1500 до 20 000 лет назад. В течение этого периода времени опасный микроб, скорее всего, постепенно эволюционировал от более доброкачественного предка, называемого Yersinia pseudotuberculosis.
Этот безобидный кишечный паразит вызывает только легкие заболевания желудка, которыми люди заражаются в результате употребления зараженной пищи или воды. Однако то, как бактерия смогла настолько кардинально изменить свою стратегию, что превратилась в опасный для жизни организм, долгое время оставалось загадкой для ученых. Но теперь Джозеф Хиннебуш из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний и его коллеги немного приблизились к тайне возбудителя чумы.
Исследователи отследили возможную причину изменения характера в его генетическом составе: в отличие от своего менее вредного предка, Y. pestis имеет дополнительный наследственный признак, который содержит инструкции по построению определенного фермента - фосфолипаза D (PLD) - несет в себе. Предположительно, возбудитель чумы когда-то приобрел ее от чужеродной бактерии или просто связанного, ядросодержащего организма. И этот ген, очевидно, имеет большое значение, как показали эксперименты на крысиной блохе Xenopsylla cheopis.
Чтобы более точно выяснить его эффекты, ученые заразили своих подопытных животных двумя вариантами возбудителя чумы - в то время как у одного из них был указанный наследственный признак, у манипулируемых сородичей он отсутствовал. И результат был однозначным: в пищеварительном тракте крысиных блох погибали только «дефектные» экземпляры бактерии, а носители гена PLD смогли спокойно поселиться в их средней кишке. По-видимому, активность этого фермента необходима для выживания, чтобы защитить зародыш от неминуемой гибели.
Новое исследование добавляет важную часть головоломки, чтобы лучше понять, как возникают опасные заболевания, такие как чума, показывая, насколько глубокое влияние может иметь одно генетическое изменение. В данном случае изменение генетического состава создало условия для совершенно нового пути передачи: ген PLD позволил чумной бактерии перейти к другому хозяину через укус насекомого - приспособление, которым она отличалась от всех своих близких, более безвредных кишечные бактерии.
И эта адаптация к кровососущим насекомым могла, в свою очередь, способствовать селекции еще более опасных штаммов, которые в конечном итоге могли быть ответственны за происхождение чумы, предполагают исследователи. В качестве следующего шага они планируют выяснить молекулярный механизм, обеспечивающий защитный статус Y. pestis в пищеварительном органе крысиной блохи.