Как бубонной чуме удается выживать столетиями?

Чума — одна из самых печально известных болезней на планете, в прошлом погубившей значительную часть человечества. При этом, несмотря на свою заразность, некоторые виды чумы вымерли, тогда как другие сохранились и до наших дней. Портал popsci.com рассказал, как бактерии чумы адаптируются к новым условиям с помощью всего одного гена.

Разновидность чумы, которой страдает каждый пациент, зависит от того, в какой части тела окажется бактерия Yersinia pestis. Так, бубонная чума заражает лимфоузлы, первично-септическая чума — кровь, а легочная чума — легкие.

На счету Yersinia pestis три крупнейшие пандемии в истории человечества. Юстинианова чума в 500-х годах — первая задокументированная пандемия чумы. Она названа по имени Юстиниана I, правителя Византийской империи того времени, и бушевала в Средиземноморье. Количество погибших, по разным подсчетам, варьируется от 25 до 100 млн человек. Юстинианова чума убила примерно 40% населения Константинополя (ныне Стамбула) — важнейшего центра культурной и политической жизни эпохи.

Позже бактерия привела ко второй пандемии — Черной смерти в XIV веке. Она по-прежнему является самой смертельной за всю историю человечества. Болезнь уничтожила от 30 до 50% популяции Европы, Западной Азии и Африки. Причем чума напоминала о себе волнами на протяжении более 500 лет, вплоть до 1840 года.

А третья пандемия чумы началась в 1855 году в Китае, и продолжается до сих пор. Антибиотики значительно облегчили лечение болезни, но ее эффекты по-прежнему ощущаются в частях Мадагаскара и Демократической республики Конго, откуда регулярно приходят сведения о новых случаях.

Штаммы оригинальной Юстиниановой чумы вымерли спустя 300 лет террора европейского и ближневосточного населения. А вот штаммы, вызывавшие Черную смерть, разделились на две крупные ветки. Одна из них — предок современной чумы, тогда как другая периодически появлялась в Европе, но вымерла к началу XIX века.

Чтобы выяснить, как чуме удалось дожить до наших дней, авторы научной работы, опубликованной в журнале Science, изучили сотни образцов, собранных с древних и современных жертв чумы. Их интересовал специфический ген — пла, помогающий бактерии Yersinia pestis избегать обнаружения лимфатическими узлами до того, как станет поздно.

Генетический анализ показал, что число копий этого гена, на самом деле, уменьшилось в поздних вспышках чума. Из-за этого смертность упала на 20%, но длительность инфекции увеличилась: как правило, зараженные держались в живых дольше. А когда генов пла в бактериях чумы было больше, болезнь была гораздо более заразной и смертоносной.

Помимо этого, ученые провели параллель между траекториями развития современного и древнего штаммов. Они независимо друг от друга снизили количество копий гена пла на поздних этапах первой и второй пандемии. Аналогичный результат специалисты нашли и в трех образцах из третьей пандемии, собранных в современном Вьетнаме.

И в Юстиниановой чуме, и в Черной смерти эволюционные изменения наступили примерно через 100 лет после первых вспышек инфекции. По мнению авторов научной работы, падение количества генов позволило зараженным крысам выживать дольше, что, в свою очередь, приводило к более широкому распространению болезни. Другими словами, это повышало репродуктивные показатели патогена.

Тем временем, штаммы чумы, у которых не было гена пла, рано или поздно вымерли. Вероятно, это отражает очередной сдвиг, возникший в отношениях между инфекцией и организмом-хостом. Когда ученые изучили образцы третьей пандемии чумы, они нашли три современных штамма, у которых тоже не было гена. Пониженная вирулентность патогена, скорее всего, была реакцией на смерть зараженных, которая и привела к окончанию ранних вспышек чумы.