Ученые восстановили геном бациллы средневековой «черной смерти»

Ученые восстановили геном средневековой чумной палочки — бактерии, вызвавшей эпидемию «черной смерти», опустошившей Европу в 14 веке, и опубликовали свои выводы в журнале Nature.

Йоханнес Краузе (Johannes Krause) из Тюбингенского университета (Германия) и его коллеги установили, что небольшие мутации в 113 генах превратили относительно безобидную бактерию Yersinia pseudotuberculosis в виновницу «черной смерти» Yersinia pestis, которая унесла более 30 миллионов жизней европейцев за 5 лет эпидемии в середине 14 века.

В августе 2011 года эта же группа ученых получила первые «обрывки» ДНК чумной палочки 14 века из зубов и костей жертв чумы, захороненных на лондонском кладбище Ист Смитфилд в 1348 году.

Исследователи смогли восстановить плазмид pPCP1 — кольцевой участок ДНК бактерии, который бактерия использовала для «сборки» белков, подавляющих иммунитет человека. Биологи сравнили этот плазмид с аналогичными участками генома у «живых» чумных палочек, и пришли к выводу, что чумная палочка вымерла, не оставив «потомков».

В текущем исследовании Краузе и его коллеги использовали уже отработанную технику для сборки полного генома Yersinia pestis.

Они выбрали несколько хорошо сохранившихся зубов, и собрали останки генома бактерии из их корней и коронок. Ученые размножили фрагменты ДНК бактерии и соединили их при помощи компьютера, со средней точностью 30 чтений на нуклеотид — с сопоставимой точностью был расшифрован полный геном человека.

Как отмечают исследователи, им удалось расшифровать только 93,5% генома из-за недостающих кусочков генетического «паззла», которые безвозвратно исчезли за то время, пока кости жертв чумы и останки бактерий оставались в «братской» могиле.

Биологи сравнили структуру полученной ДНК с устройством генома современной чумной палочки из штамма CO92 — американской разновидности Yersinia pestis.

Большая часть генов в хромосомах и плазмидах современной бактерии и ее древней родственницы совпадали, но при этом некоторые участки отсутствовали в современной бактерии или были заменены другими фрагментами ДНК.

Ученые обнаружили в геноме средневековой бактерии 10 последовательностей генов, порядок и устройство которых были такими же, как и у самых древних штаммов Yersinia pestis и их общего предка — бактерии Yersinia pseudotuberculosis.

Как утверждают ученые, это свидетельствует о том, что геном чумной палочки мало изменился за последние 600 лет, несмотря на несколько эпидемий и активную борьбу человека с патогенами.

С другой стороны, ученые обнаружили очень мало однонуклеотидных полиморфизмов — отличия в ДНК в одну «букву»-нуклеотид — в генах современной чумной палочки и бациллы «черной смерти». На хромосоме бактерии таких участков было всего 97, а на плазмидах — 6, тогда как общее количество нуклеотидов в геноме Yersinia pestis приближается к 4 миллионам.

При этом все 97 участков в первозданном виде были унаследованы средневековой бациллой от ее прародительницы Yersinia pseudotuberculosis. Как отмечают ученые, такая степень родства с общей «прабабкой» не характерна ни для одного из 18 штаммов чумной палочки, существующих по сей день.

Таким образом, средневековая Yersinia pestis является наиболее близким родственником первых штаммов чумной палочки.

Небольшие различия в геномах между современной и средневековой бациллами чумы говорят о том, что основной причиной эпидемии была не «удачная» мутация бактерии, а другие факторы — отсутствие гигиены, сопутствующие патогены или генетически заложенная уязвимость к «черной смерти» у большинства жителей средневековой Европы, заключают ученые.