Übersee-Infektion • Sergey Glagolev • Populäre wissenschaftliche Aufgaben zu den "Elementen" • Biologie

Überseeische Infektion

Aufgabe

Bis vor kurzem gab es Diskussionen darüber, ob Tropische Malaria eine endemische (lokale) Krankheit für Südamerika ist oder ob sie zusammen mit schwarzen Sklaven aus Afrika gebracht wurde. Was meinen Sie, welche Daten können verwendet werden, um diesen Streit zu lösen?


Tipp 1

Jetzt wird dieser Streit als gelöst betrachtet. Denken Sie darüber nach, welche Daten (nach neuen Methoden) in den letzten 20 Jahren aufgetaucht sind und uns diesen Streit beenden konnten.


Tipp 2

Rod Plasmodium (Erreger der Malaria) umfasst etwa 200 Arten, von denen fünf Parasiten auf Menschen sind, und der Rest auf andere Arten von Wirbeltieren. Tropical Malaria, in dem Problem, verursacht durch eine der Art von Plasmodium. Viele Arten von Moskitos können menschliche Malaria vertragen. Anopheles. Überlegen Sie, wie Sie diese Informationen verwenden können, um einen Lösungsansatz für unser Problem zu finden.


Lösung

Heute tropische Malaria (deren Erreger ist Plasmodium falciparum) In vielen Gebieten Südamerikas ist natürlich eine endemische (oder endemische) Krankheit, das heißt, sie besteht in lokalen Populationen ohne einen Zustrom von externen Patienten. Ich hoffe, es war klar aus der Zeit, als Malaria in Südamerika eindrang: passierte das nach der Entdeckung der Neuen Welt durch die Europäer und dem Beginn des Sklavenhandels oder vor diesen Ereignissen?

Jeder glaubt, dass der Geburtsort der tropischen Malaria Afrika ist. Dies wird durch viele Fakten unterstützt.

1. Nächstliegender Verwandter Plasmodium falciparum P. reichenowi – Parasit der afrikanischen Menschenaffen. Außerdem hat sich kürzlich das herausgestellt P. falciparum parasitiert Gorillas, Schimpansen und Bonobos. Andere Primaten sind bei diesen "humanoiden" Malariaarten nicht dafür bekannt, mit der Natur krank zu sein (siehe Abb. 1).

Abb. 1. Vereinfachter phylogenetischer Baum einiger Arten von Plasmodien. Unser Held, P. falciparum, können nicht nur Menschen und Gorillas, sondern auch Schimpansen und Bonobos infizieren. Bei afrikanischen Affen, wie sich herausstellte, sind einige weitere nahe Arten von Plasmodien parasitär. Enge Beziehung P. falciparum mit Erregern der Vogel-Malaria wird durch aktuelle Daten nicht bestätigt. Bild von nature.com

2. Genetische Vielfalt von menschlichen Linien P. falciparum (wie die genetische Vielfalt der Menschen) ist in Afrika am größten und nimmt mit zunehmender Entfernung allmählich ab. Gewöhnlich ist die größte genetische Vielfalt charakteristisch für das Ursprungszentrum einer Art, wo es am längsten existiert (obwohl andere Faktoren natürlich es beeinflussen können).

3. Viele schädliche Mutationen, die heterozygote Träger vor tropischer Malaria schützen, erreichen hohe Frequenzen in Afrika und / oder in den engsten Regionen Asiens. Dies bedeutet, dass auch diese Krankheit schon lange ein wichtiger Selektionsfaktor war.

4. Afrikanische Anopheles-Mückenarten (Anopheles) "Verschärft" die Übertragung von Malaria von Mensch zu Mensch, da sie die Menschen allen anderen Opfern vorziehen. Ihr "anthropophiler Index" (die Wahrscheinlichkeit, dass sie beim nächsten Blutsaugen eine Person beißen) erreicht 80-100%. In anderen Teilen der Welt erreicht es normalerweise nicht 50%. Auch dies scheint auf eine lange gemeinsame Entwicklung des Parasiten und seiner beiden Wirte, Moskitos und Menschen hinzudeuten.

So ist tropische Malaria von Afrika in andere Kontinente gekommen. Aber wann und wie hat es die Neue Welt durchdrungen? Grundsätzlich gibt es drei Hauptszenarien. Erstens – sie ist während der ersten Migration von Menschen aus Amerika aus Nord Eurasien gekommen. Auf den ersten Blick ist dieses Szenario fantastisch – es wird angenommen, dass die tropische Malaria nicht länger als 1,5-2 Jahre dauert und in dieser Zeit, vor dem Hintergrund eines eher kalten Klimas, könnte der Patient das Gebiet durch Beringia kaum erreichen, wo Anopheles Malaria übertragen kann. Aber wirklich P. falciparum Manchmal leben sie 10-15 Jahre in einem Patienten, so dass man sich immer noch vorstellen kann, wie eine infizierte Person zwei- oder dreitausend Kilometer entlang der Westküste Nordamerikas reisen und ihren Erreger zu geeigneten Trägern "bringen" könnte. Das zweite, viel wahrscheinliche Szenario ist das Eindringen von Malaria in Nord- oder Südamerika während der präkolumbischen transozeanischen Kontakte. Die dritte Option ist schließlich die Durchdringung der tropischen Malaria nach der "Entdeckung" Amerikas durch die Europäer (und sie könnte nicht nur von afrikanischen Sklaven, sondern auch von den Europäern selbst verursacht worden sein, da tropische Malaria im Mittelmeer weit verbreitet war).

Aus irgendeinem Grund wollten viele Archäologen und Historiker Malaria im präkolumbischen Amerika finden (offenbar als Beweis für präkolumbianische Kontakte mit der Alten Welt). Die Beweise für seine Anwesenheit waren jedoch sehr gering. In einigen Arbeiten wurde jedoch über das Vorhandensein von Krankheitserregern der Malaria (nicht tropisch) in den Mumien der präkolumbianischen Ära im Alter von 1700 Jahren berichtet. Sie wurden mit Antikörpern nachgewiesen. Ich konnte keine Werke finden, die dies mit Hilfe moderner molekularer Methoden bestätigten (vielleicht war einer der Gründe, dass es aufgrund politischer Korrektheit schwieriger wurde, Mumien zu studieren).

Ein weiteres Argument – die Verwendung von China-Rinde durch Inder für die Behandlung von Malaria – ist sehr schlecht gerechtfertigt. Die Europäer lernten 150-2000 Jahre nach der Entdeckung Amerikas vom Quinnbaum, die Jesuiten brachten ihn als Malariamittel nach Europa, und sie entdeckten sehr wahrscheinlich ihren Malariamittel-Effekt. Indianer vor dem Kontakt mit den Europäern haben anscheinend die Barke benutzt. Aber für was – ist unbekannt. Es ist auch nicht bekannt, seit wann es begann – keine Spuren von Rinde bei Ausgrabungen gefunden wurden. In den überlieferten schriftlichen Quellen der Inkas wird kein Cinchonabaum oder Krankheiten mit Malariasymptomen erwähnt. Ein weiteres historisches Argument gegen die Anwesenheit der "präkolumbianischen" Malaria ist, dass die Europäer in der Anfangsphase der Entwicklung Amerikas nur wenig an Infektionen litten. Von den importierten Infektionen ist bekanntlich nur die lokale Bevölkerung ausgestorben. Bei der Entwicklung des äquatorialen Afrikas war alles genau umgekehrt: Die Europäer starben wie Fliegen an Malaria und Gelbfieber.

Vielleicht ist das Hauptargument gegen das frühe Eindringen von Malaria in Amerika, das bis vor kurzem präsentiert werden konnte, das fast vollständige Fehlen von genetischen Varianten unter lokalen (indischen) ethnischen Gruppen, die die Resistenz gegen Malaria erhöhen.Aber jetzt hat die Genetik der Plasmodien selbst das Argument beendet. In einer kürzlich durchgeführten umfangreichen Studie wurden Populationen untersucht. P. falciparum aus verschiedenen Teilen Afrikas, wohin die Sklaven gebracht wurden, und aus verschiedenen Teilen Südamerikas – den Orten, an denen sie aufgenommen wurden (siehe E. Yalcindag et al., 2012. Mehrere unabhängige Einführungen von Plasmodium falciparum in Südamerika). Es wurde festgestellt, dass fast alle amerikanischen Populationen vor kurzem von der afrikanischen Bevölkerung getrennt waren. Ein interessantes neues Ergebnis – dass es zwei Kufen gab. Eine Linie von Plasmodia drang von Afrika in das ehemalige spanische Reich (durch die Westindischen Inseln und das Gebiet des modernen Mexiko und Kolumbien) und das andere in das ehemalige portugiesische Reich, in das Gebiet des modernen Brasiliens ein. Keine Spur von alten isolierten Populationen von Plasmodium konnte gefunden werden. Also, immer noch Sklaven …


Nachwort

In Anbetracht der Meinungen von Wissenschaftlern über die Krankheitsgeschichte lassen sich zwei extreme Positionen unterscheiden. Dem ersten zufolge entstanden alle "menschlichen" Krankheiten in letzter Zeit und wurden während der neolithischen Revolution oder sogar später von domestizierten Tieren auf den Menschen übertragen. Ganz konsequent hält D. Diamond diese Ansicht in seinem berühmten Buch "Guns, Microbes and Steel". In einer der Tabellen zitiert er Daten, aus denen hervorgeht, dass Menschen von Hühnern und Enten angeblich Malaria und von Kühen Tuberkulose und Pocken bekommen haben.Diamond ist nicht zu schuldig: In den späten 90ern, zur Zeit der Veröffentlichung der ersten Ausgabe des Buches, dachten viele Wissenschaftler (obwohl es andere Ansichten gab, über die Diamond nichts sagt).

Das zweite Extrem ist die Annahme, dass sich alle Parasiten (einschließlich Viren und Bakterien) zusammen mit ihren Wirten entwickelt haben. Nach diesem Konzept sollte die Diskrepanz zwischen den plasmodischen Arten, z. B. Bonobos und Schimpansen, vor etwa 2-3 Millionen Jahren (während der Trennung dieser nahe verwandten Arten) und menschlichen und Schimpansenplasmodien vor 5-6 Millionen Jahren geschehen sein.

Diese beiden extremen Meinungen erwiesen sich als falsch. Es stellte sich also heraus, dass das Pathogen, das dem menschlichen Pockenvirus am nächsten kommt, kein Vacciniavirus ist, sondern ein Virus einer der afrikanischen Nagerarten. Tuberkulose entstand als eine moderne menschliche Krankheit von einer "Proto-Tuberkulose" -Infektion irgendwo in Afrika vor mindestens 70.000 Jahren (vielleicht viel früher) und wurde von Menschen auf die Vorfahren und andere Huftiere übertragen und nicht umgekehrt.

Das Auftreten der Seuche war völlig unerwartet (gemäß den "neuesten wissenschaftlichen Daten"). Diese furchterregende Mikrobe erschien anscheinend erst vor etwa 10.000 Jahren, aber ohne Zusammenhang mit der Entstehung der Landwirtschaft, synanthropischen Nagetieren und Populationen von Menschen mit hoher Dichte.Es stammt von der angestammten Art (der Erreger der Yersiniose), am wahrscheinlichsten in den Murmeltierpopulationen in Zentralasien. Der Hauptakquise der Mikrobe war das Plasmid, auf dem Pla-Protein-Protease kodiert wurde (siehe Daniel L. Zimbler et al., 2015). Frühes Auftreten von Yersinia pestis als ein ernsthafter respiratorischer Erreger, sowie der Schwarze Tod. Eine Geschichte über wie harmloses Bakterium wurde ein gnadenloser Mörder). Aufgrund dieses Proteins hat das Bakterium die Fähigkeit erworben, sich in der Lunge zu vermehren, und aufgrund der nachfolgenden einzelnen Aminosäuresubstitution in diesem Protein – sich aus den Lungen im gesamten menschlichen Körper auszubreiten.

Die Menschen erhielten tropische Malaria nicht von Haustieren, sondern von ihren nächsten Verwandten – nicht durch die Divergenz des angestammten Parasiten, sondern durch einen einzigen Wirtswechsel. Der Ursprung und die Geschichte der Ausbreitung von menschlichen Krankheiten ist ein blühendes Gebiet. Wenn sich molekulare Methoden in diesem Bereich verbessern, häufen sich schnell Fakten an und Theorien ändern sich ebenso schnell. Um das Jahr 2010 herum, mit einem Intervall von buchstäblich mehreren Monaten, gab es durchweg veröffentlichte Artikel, die den Transfer rechtfertigten P. falciparum Mann von Schimpansen, Bonobo und Gorillas. Letzteres triumphierte, da es am besten belegt wurde – insbesondere durch die Menge des untersuchten Materials (siehe Abb. 2).

Abb. 2 Es stellte sich heraus, dass alle menschlichen Linien P.falciparum – eine Spezies von einer der Linien dieser Spezies, die auf Gorillas parasitiert. Bild von nature.com

Aber wann fand dieser Übergang statt, wann kam es zu "menschlicher" Malaria? Es stellt sich heraus, dass es immer noch keine genaue Antwort auf diese Frage gibt. Es ist schwierig, die "molekulare Uhr" entsprechend den verfügbaren Daten zu kalibrieren (die auftretenden Probleme sind im Artikel F. Prugnolle et al., 2011, klar beschrieben. Ein frisches Aussehen des malignen Malaria-Mittels). Schätzungen reichen von ungefähr 10.000 Jahren bis zu 300.000 Jahren oder mehr. Ebenso mysteriös ist die Siedlungsgeschichte. P. falciparum auf Eurasien. In einigen Artikeln wird angenommen, dass er sich parallel zu den frühen Migrationen des Menschen angesiedelt hat, also vor 70.000-50.000 Jahren. Eines der Argumente für diesen Standpunkt ist die abnehmende genetische Vielfalt von Menschen und Plasmodien, die sich von Afrika entfernen. Andere Autoren glauben, dass jede "nativ lokale" Bevölkerung in Eurasien "eigene" Malaria erlangte, nachdem sie sich in "eigenem" Gebiet niedergelassen hatte (siehe zum Beispiel den Übersichtsartikel von R. Carter und KN Mendis). ). Das Hauptargument – viele Mutationen im Zusammenhang mit Malaria-Resistenz in verschiedenen Populationen sind Teil verschiedener Haplotypen. Es bedeutet, dass sie unabhängig voneinander erworben wurden und nicht von gemeinsamen afrikanischen Vorfahren geerbt wurden. Im Allgemeinen werden Molekularbiologen hier mehr zu tun haben.Seltsamerweise können beide Gesichtspunkte richtig sein (denke warum).

Und schließlich – auf die praktische Bedeutung all dieser "Denkspiele", wie zum Beispiel das Studium von Gorilla-Wurf zur Isolation von plasmodischer DNA. Zwei Dinge sind fast offensichtlich. Die Hauptsache – einmal in der Population der wilden Primaten ständig präsent P. falciparumIn der Lage, Menschen zu infizieren, wird es früh sein, von der vollständigen Ausrottung der Malaria zu sprechen, auch wenn es möglich ist, alle Kranken zu heilen. Darüber hinaus war der Anteil der Malaria bei Schimpansen und Gorillas extrem hoch. Dies bedeutet, dass auch in kleinen und hoch isolierten Populationen tropische Malaria wirksam verbreitet werden kann. Und dies wiederum kann ein neues Licht auf seine Geschichte werfen.


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