Ako vznikla baktéria, ktorá písala dejiny

Tomáš Tokár

Čierna smrť vyhubila v 14. storočí jednu pätinu ľudstva. Ako a kedy vznikla baktéria spôsobujúca chorobu, ktorá ľuďom po tisícročia naháňala hrôzu?

Ako vznikla baktéria, ktorá písala dejiny

Fialovou farbou je na vzorke zobrazená baktéria, ktorá už tisícročia ohrozuje ľudstvo - Yersinia pestis. Autor: U.S. Center for Disease Control

tomas tokar

Autor je absolventom doktorandského štúdia na Katedre Biofyziky Univerzity P. J. Šafárika v Košiciach. V súčasnosti pôsobí ako postdoc v Princess Margaret Cancer Centre, v Toronte.

Zrejme žiadna choroba neovplyvnila ľudské dejiny tak výrazne ako mor. Historicky prvá pandémia moru (čiže epidémia mimoriadneho rozsahu), takzvaný justiniánsky mor, postihla v šiestom storočí Byzantskú ríšu, predovšetkým jej hlavné mesto Konštatinopol. Nákaza vyvrcholila v rokoch 541 až 544 za vlády cisára Justiniána prvého, no s menšou intenzitou sa v približne štvorročných intervaloch vracala ešte takmer osemdesiat rokov.

Justiniánsky mor vtedy zabil odhadom 25 až 50 miliónov ľudí a drasticky tým zredukoval ekonomickú a vojenskú silu Byzantskej ríše. Tá v nasledujúcom období nedokázala vzdorovať náporu Arabov a v priebehu siedmeho storočia stratila významnú časť svojich území v severnej Afrike a malej Ázii.

Zodpovedná za pätinu ľudstva

Druhá pandémia moru, známa ako Čierna smrť, postihla Európu a Áziu v polovici 14. storočia. Čierna smrť spôsobila pokles svetovej populácie z odhadovaných 450 miliónov v roku 1340 na 350 miliónov v roku 1400. V priebehu šesťdesiatich rokov teda vyhubila jednu pätinu ľudstva.

V Európe ovplyvnil mor priebeh Storočnej vojny a vyvolal nárast miezd, spôsobený nedostatkom pracovnej sily. Ten zvýšil mieru sociálnej mobility a urýchlil tak koniec feudalizmu. Strach z moru ovplyvnil náboženské myslenie a prenikol aj do dobovej literatúry a umenia, príkladom je dielo Dekameron od Giovanniho Boccaccia. Navyše mal zásadný vplyv na rodiaci sa myšlienkový smer – humanizmus.

Tretia pandémia sa začala v roku 1855 v čínskej provincii Jün-nan, odkiaľ sa rozšírila do Indie, Mandžuska, väčšiny ázijskej časti Ruska, a v roku 1900 dosiahla dokonca východné pobrežie USA. Aj napriek tomu, že medicína na prelome 20. storočia už disponovala dostatočnými znalosťami o mikrobiálnom pôvode chorôb, pandémiu sa dlho nedarilo zastaviť. Len v Číne a Indii zabila choroba viac než 12 miliónov ľudí.

dekameron commonswikimedia
Čierny mor sa prejavil aj v umení. Napríklad v slávnom diele G. Boccaccia - Dekameron. Autor: Salvatore Postiglione

V Hongkongu nákaza vrcholila začiatkom marca roku 1894, keď v priebehu niekoľkých týždňov moru podľahlo vyše 60 000 obyvateľov. Britská vláda, ktorá Hongkong v tom čase spravovala ako svoju kolóniu, ostala otrasená. Obavy silneli aj vo Francúzsku, nakoľko mor prenikal aj na územie Francúzskej Indočíny.

Po dohode oboch veľmocí vyslali Francúzi do Hongkongu švajčiarskeho mikrobiológa a tak trochu aj dobrodruha, Alexandra Pestina. V tom čase 31 ročný Pestin, ani nie týždeň po svojom príchode dokázal, že mor je infekčné ochorenie a izoloval jeho pôvodcu – baktériu, ktorá bola neskôr na jeho počesť pomenovaná Yersinia pestis (Y. pestis).

Efektívny zabijak

Baktéria Y. pestis sa v prírode vyskytuje najmä u hlodavcov, ale postihuje aj psy, mačky a dobytok. Na človeka sa môže preniesť poškriabaním, či pohryzením infikovaným zvieraťom. Z človeka na človeka sa mor môže šíriť v kvapôčkach, ktoré nakazený vykašliava podobne ako pri chrípke, no k infekcii môže dôjsť aj pohlavným stykom.

Medzi ľuďmi a zvieratami sa mor dokáže šíriť aj prostredníctvom ektoparazitického hmyzu – najčastejšie infikovanými blchami, plošticami, či všami. Nákaza hrozí aj pri konzumácii mäsa, alebo mlieka infikovaných zvierat, či vody kontaminovanej infikovanými výkalmi, alebo zdochlinami.

Práve rôznorodý spôsob prenosu umožňuje baktérii Y. pestis v prírode prakticky nepretržite cirkulovať a robí z nej nesmierne efektívneho zabijaka. Infikované krysy na palubách lodí prenášali v minulosti mor na extrémne vzdialenosti. Z krýs sa nákaza prostredníctvom bĺch preniesla na ľudí a prístavné mestá sa tak rýchlo stávali ohniskami, odkiaľ sa choroba následne rýchlo šírila ďalej.

Niekedy dokonca tak rýchlo, že ľudia podľahli presvedčeniu, že príčinou nákazy sú otrávené studne, či sýpky. Podozrievaní boli spravidla Židia a Rómovia, ktorí sa preto neraz stávali terčom pogromov a perzekúcií.

V krajinách tretieho sveta predstavuje mor aj dnes veľkú hrozbu a každoročne mu podľahnú tisíce ľudí. Vyskytuje sa hlavne v rovníkovej Afrike, Číne, Indii, Vietname, ale sporadicky aj v Spojených štátoch. Navyše, podľa Amerického centra pre kontrolu a prevenciu chorôb (CDC), patrí Y. pestis medzi biologické činitele s najvyšším potenciálom zneužitia pre účely bioterorizmu.

Baktéria stará desaťtisíce rokov

Podobne ako rastliny a zvieratá, aj mikroorganizmy, vrátane tých choroboplodných, sú produktom evolučného vývoja. Niektoré z týchto organizmov sa vyvinuli dokonca ešte skôr než sa na zemi objavili prví zástupcovia čeľade Homo. Chorobami, ktoré tieto organizmy spôsobujú, trpeli už naši najstarší predkovia (napríklad Mycobacterium leprae, ktorá spôsobuje lepru).

Kedy vznikla baktéria Y. pestis a kedy sa jej podarilo v ľudskej populácii rozšíriť, sa dlho nevedelo. Prvé historické záznamy o epidémiách podobných moru pochádzajú zo staroveku. El-amarnské listy spomínajú nákazu, ktorá prepukla medzi Chetitami v priebehu 14 storočia pred n. l., i keď je možné, že sa nejednalo o mor, ale o tularémiu. Starý zákon v Prvej knihe Samuelovej zase popisuje záhadnú chorobu, ktorá v 6. storočí pred Kristom pustošila Filištínsko, pričom niektoré preklady spomínajú ako príčinu nákazy myši.

blcha flickr kat masback                  Jedným z organizmov, ktorý je zodpovedný za šírenie moru, je aj blcha. Zdroj foto: flickr.com/Kat Masback

Nedávna analýza (Rasmussen, S. et al., Cell 163, 571-582, October 2015) vyše stovky ľudských kostrových pozostatkov z doby bronzovej však ukázala, že Y. pestis medzi ľudí prenikla už podstatne skôr. V siedmich kostrách pochádzajúcich z rozličných lokalít v Poľsku, Estónsku, Arménsku, a z ázijskej časti Ruska sa našli fragmenty DNA zodpovedajúce práve baktérii Y. pestis.

Najstaršia zo siedmich kostier bola pritom z obdobia okolo roku 2600 až 2900 pred n. l. a patrila do takzvanej Afanazjevskej kultúry. Jedná sa o vôbec najstarší nález baktérie Y. pestis v kostre človeka, ktorý dokazuje, že bola medzi ľuďmi rozšírená už minimálne o tisíc rokov skôr než dokladujú historické pramene.

Predpokladá sa, že najbližšou evolučnou „príbuznou“ Yersinie pestis je baktéria Yersinia pseudotuberculosis. Vedci preto porovnali DNA odobranú z jednotlivých nálezov s génomom niekoľkých kmeňov Y. Pseudotuberculosis. Na základe porovnania DNA a s využitím množstva počítačových simulácií, potom odhadli kedy sa tieto dva druhy baktérií oddelili od svojho posledného spoločného predka. Podľa výsledkov k tomu mohlo dôjsť približne pred 55 000 rokmi.

Genetický upgrade

„Praveká“ Yersinia pestis však bola ďaleko menej nebezpečná ako jej súčasní potomkovia. Vedci totiž zistili, že baktérii z doby bronzovej chýbal gén ymt (z angl. Yersinia murine toxin), vďaka ktorému dokáže prežiť v žalúdku bĺch, ploštíc a ďalšieho hmyzu. Vedci tento gén nenašli ani v najmladšej vzorke, ktorá bola približne z roku 1700 pred n. l., no iná štúdia ukázala, že baktéria v kostre z roku 951 pred n. l. už tento gén má.

vakcina mor wikimediacommons               Paul-Louis Simond, ktorého experimenty okrem iného odhalili význam potkanej blchy (Xenopsylla cheopsis), očkuje pacienta proti moru v pakistanskom meste Karáči v roku 1898. Zdroj: commons.wikimedia.com

Môžeme teda predpokladať, že Y. pestis nadobudla túto dôležitú súčasť svojej genetickej výbavy až niekedy koncom druhého tisícročia pred n. l., pravdepodobne takzvaným horizontálnym génovým prenosom. To zjednodušene znamená, že Y. Pestis ho získala náhodou, od niektorej inej baktérie, alebo vírusu, s ktorým sa delila o svojho hostiteľa. Potomkovia takto obdarenej baktérie potom tento gén zdedili a preniesli ho ďalej na ďalšie generácie.

Praveká Y. pestis navyše neniesla dôležitú mutáciu génu flhD, ktorá bráni syntéze flagelínu. Flagelín je proteín, ktorý tvorí vlákna bakteriálneho bičíka. Keďže je prítomný u takmer všetkých druhov bičikatých baktérií, imunitný systém väčšiny cicavcov sa v priebehu evolúcie naučil tento bakteriálny flagelín rozoznať.

Niektoré druhy baktérií však v rámci snahy maskovať sa nadobudli schopnosť syntézu flagelínu podľa potreby vypnúť, alebo sa svojich bičíkov vzdali a flagelín prestali syntetizovať úplne. Moderné kmene Y. pestis flagelín nesyntetizujú práve kvôli mutácii génu flhD, vďaka čomu ich náš imunitný systém nedokáže tak ľahko rozoznať.

Je teda možné, že Y. pestis si dlho žila životom v podstate neškodnej baktérie a cestu človeku skrížila len zriedkavo. Až genetický „upgrade“, ktorým baktéria prešla v druhom tisícročí pred n. l., a ktorý jej umožnil šíriť sa prostredníctvom hmyzu a lepšie sa maskovať pred imunitným systémom ľudí a zvierat, z nej spravil mikrobiologického superzabijaka.

Odporučiť e-mailom

Komentáre

Prihláste sa na odber noviniek zo sveta vedy priamo do Vášho e-mailu

* povinné polia