Nowe badania naukowców z Francis Crick Institute i University College London rzucają światło na to, jak jedna z zapomnianych chorób zakaźnych – dur powrotny – przeszła istotną ewolucyjną transformację. Analiza DNA sprzed setek, a nawet tysięcy lat pozwoliła ustalić, kiedy bakteria Borrelia recurrentis porzuciła kleszcze na rzecz wszy jako głównego wektora zakażenia człowieka.
Czym jest dur powrotny?
Dur powrotny to choroba wywoływana przez bakterie z rodzaju Borrelia, głównie Borrelia recurrentis. Charakteryzuje się nawrotami wysokiej gorączki, dreszczami i ogólnym osłabieniem. Obecnie występuje przede wszystkim w regionach świata dotkniętych ubóstwem, przeludnieniem i brakiem odpowiednich warunków sanitarnych – na przykład w obozach dla uchodźców.
Choć rzadziej występujący w krajach rozwiniętych, dur powrotny w przeszłości był poważnym zagrożeniem epidemicznym także w Europie. Niektóre historyczne wzmianki o „gorączkach epidemicznych” lub „chorobie potowej” mogą odnosić się właśnie do tej infekcji.
Przełom w badaniach: analiza starożytnego DNA
Zespół badawczy przeanalizował próbki DNA Borrelia recurrentis pobrane z kości i zębów czterech osób zmarłych w okresie od 2300 do 600 lat temu. Jedna z próbek pochodzi z najstarszego znanego przypadku zakażenia tą bakterią. Wysoka jakość materiału genetycznego pozwoliła na odtworzenie całych genomów i porównanie ich z dzisiejszymi szczepami.
Wyniki analizy ujawniły, że w dwóch przypadkach stężenie DNA bakteryjnego było bardzo wysokie. To może świadczyć o ostrej, śmiertelnej infekcji lub wyjątkowo dobrej konserwacji materiału w warunkach pochówku.
Kiedy doszło do zmiany wektora zakażenia?
Porównanie genomów wykazało, że Borrelia recurrentis oddzieliła się od swojego najbliższego kleszczowego krewnego – Borrelia duttonii – około 4000–6000 lat temu. W tym okresie doszło do kluczowego przystosowania: bakteria zaczęła być przenoszona przez wszy, nie przez kleszcze.
Zmiana ta miała duży wpływ na sposób transmisji choroby. Wszy, żyjące bezpośrednio na ciele człowieka, mogły skuteczniej przenosić bakterię między osobami. Było tak szczególnie w środowiskach o dużym zagęszczeniu ludzi i słabej higienie.
Ewolucja genetyczna Borrelia recurrentis
Naukowcy odkryli, że bakteria w czasie tej zmiany nie tylko utraciła wiele fragmentów swojego pierwotnego genomu. Zyskała także nowe geny. Wpłynęło to na jej zdolność do unikania odpowiedzi immunologicznej organizmu oraz na możliwość wymiany materiału genetycznego z innymi bakteriami.
To pokazuje, że dur powrotny nie jest jedynie prostym przykładem „zaniku genomu”. Jest dynamicznie ewoluującym patogenem, który przystosowywał się do zmiennych warunków środowiskowych i nowego wektora – wszy ludzkiej.
Czynniki sprzyjające rozprzestrzenianiu się choroby
Zmiana stylu życia ludzi na przełomie neolitu i epoki brązu mogła odegrać kluczową rolę w rozpowszechnieniu duru powrotnego. W tym czasie ludzie zaczęli osiedlać się w gęsto zaludnionych wspólnotach, hodować zwierzęta i rozwijać handel – w tym handel wełną.
Szczególnie istotne mogło być rozpowszechnienie wełny jako materiału odzieżowego. Wełna, w odróżnieniu od lnu czy skóry, zapewniała doskonałe warunki do rozmnażania się wszy. Te mogły składać jaja w ciepłym i wilgotnym środowisku blisko skóry. To mogło znacząco zwiększyć skuteczność przenoszenia bakterii między ludźmi.
Dlaczego to odkrycie jest ważne?
Dur powrotny jest dziś chorobą zaniedbaną, trudną do zbadania ze względu na ograniczoną liczbę współczesnych próbek genetycznych. Dodanie czterech starożytnych genomów Borrelia recurrentis do bazy danych umożliwiło stworzenie ewolucyjnej osi czasu i lepsze zrozumienie, jak bakteria zmieniała się przez tysiąclecia.
Badacze zauważają, że po około 1000 roku naszej ery zmienność genetyczna bakterii ustabilizowała się. Starożytne genomy są bowiem bardzo podobne do tych współczesnych. To sugeruje, że największe zmiany ewolucyjne miały miejsce znacznie wcześniej i były powiązane z okresem intensywnych zmian społecznych i środowiskowych.
Co dalej?
Zespół naukowy planuje kontynuować badania, by pozyskać kolejne próbki starożytnego DNA. Celem jest dokładniejsze określenie, kiedy i dlaczego doszło do przejścia z kleszczy na wszy oraz jakie mutacje genetyczne umożliwiły bakteriom skuteczniejsze infekowanie ludzi.
Choć dur powrotny może dziś wydawać się przeszłością, naukowcy ostrzegają. Zmiany społeczne, środowiskowe i klimatyczne mogą w przyszłości stworzyć warunki sprzyjające ponownemu rozprzestrzenieniu się takich patogenów.
