Американский ученый обнаружил блоху в куске янтаря возрастом около 20 миллионов лет. На ее ротовых частях удалось разглядеть бактерий, внешне напоминающих чумную палочку.

Об этом говорится в статье Джорджа Пойнара из Университета штата Орегон, опубликованной в журнале Journal of Medical Entomology.

Блохи, в отличие от других насекомых, редко встречаются в ископаемом состоянии. Тем не менее, американскому ученому повезло обнаружить одну из них в куске доминиканского янтаря возрастом около 20 миллионов лет.

Блоха, отнесенная к новому виду и роду Atopopsyllus cionus, обладает рядом уникальных признаков. Во-первых, ее максиллярные щупики (часть ротового аппарата) состоят из пяти сегментов, а не из четырех, как у всех современных блох. Во-вторых, A. cionus несет на конце брюшка пару небольших отростков (церок) неясного предназначения.

Открытый вид относится к семейству Pulicidae - к нему принадлежат также человеческие, собачьи и крысиные блохи. Последние из них являются разносчиками чумы. Возбудитель данного заболевания - чумная палочка Yersinia pestis. Пойнару удалось рассмотреть бактерий, похожих по форме на Yersinia pestis, рядом с ротовым аппаратом янтарной блохи. Возможно, что она являлась переносчиком чумы.

Когда блоха выпивает кровь зараженного животного, чумная палочка образуют скопление в ее провентрикулусе (преджелудке) - так называется задний отдел передней кишки насекомых. В результате пищеварительный тракт блохи оказывается заблокированным, она начинает голодать и кусать своих жертв чаще. При этом часть бактерий из провентрикулуса отрыгивается в ранку. Возможно, капля такой отрыжки и присутствует рядом с ротовым аппаратом A. cionus.

Согласно молекулярным данным, чумная палочка появилась очень недавно, около 20 тысяч лет назад. Но если ее носителем являлась уже A. cionus, то можно предположить, что эволюция чумы началась существенно раньше. Помимо бактерий, похожий на чумную палочку, блоха была инфицирована трипаносомой - одноклеточным паразитическим организмом. Эти паразиты присутствуют в районе ее выделительного отверстия.

Источник: infox.ru

Относительно безобидная бактерия, вызывающая диарею и лихорадку, стала "бичом Божиим" средневековой Европы благодаря одной незначительной мутации и "воровству" короткого фрагмента ДНК у другого микроба, заявляют генетики в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Жертвы чумы"Полученные нами данные показывают, что вставка чужой ДНК и ее небольшая мутация впоследствии стала причиной появления нового, стремительно эволюционирующего штамма микробов, вызывающего болезнь. Это говорит о том, что опасные патогены, вызывающие эпидемии острых респираторных инфекций, могут возникать даже после малейших генетических изменений", — рассказывает Уиндхэм Латем (Wyndham Lathem) из Северо-Западного университета в Чикаго (США).

Латем и его коллеги выяснили, как возникла знаменитая средневековая бацилла "черной смерти", сравнивая и изучая древние штаммы чумной палочки, существующие сегодня и "воскрешенные" путем сборки обрывков ДНК из останков жертв чумы, погребенных в крупных городах Европы, а также геном ее предположительного предка – псевдотуберкулезной палочки.

Данная бактерия — Yersinia pseudotuberculosis, достаточно широко встречается в почве, и ее попадание в кишечный тракт вызывает лихорадку, боли в животе, острую диарею и прочие симптомы, которые почти никогда не заканчиваются смертью. Предположительно, примерно 10 тысяч лет назад она приобрела несколько новых генов, сильно мутировала и дала жизнь первым штаммам Yersinia pestis, чумной палочки.

Как выяснила группа Латема, эти изменения были на самом деле относительно небольшими и скоротечными. Самые первые штаммы чумной палочки могли проникать в легкие людей, но не могли вызывать мощнейшего воспаления и массовой смерти клеток легочной ткани, что сегодня заканчивается смертью почти со 100%.

Подобную способность они достаточно быстро приобрели в результате замены одной "буквы" в ключевом гене Pla, который помогает им разлагать молекулы белков в заражаемых легких и крови, размножаться в этой среде, вызывать гибель их клеток и распространяться по организму через лимфатическую систему, формируя печально известные "бубоны".

В свою очередь, этот ген был "украден" бактерией у какой-то другой бациллы в результате так называемого "горизонтального" обмена генами. Пока ученые не знают, откуда будущая чумная палочка взяла этот ген, однако они предполагают, опираясь на характерные особенности в структуре Pla, что его источником были микробы, обитающие в кишечнике человека или других млекопитающих.

Оба этих шага произошли в рамках всего нескольких первых поколений Yersinia pestis, после чего микроб начал интенсивно мутировать и развиваться, в результате чего возник возбудитель "черной смерти", чумы Юстиниана и прочих эпидемий античности и средневековья.

Ранее уже высказывались другие теории возникновения чумы.

Источник: РИА Новости

Предполагается, что чумная бактерия возникла в Центральной Азии около 20 тыс лет назад в конце позднего плейстоцена во время сильного похолодания и способствовали этому бактерии псевдотуберкулеза носителями которых являлись сурки и живущие на них блохи.

Подробнее...

Согласно гипотезе российских ученых, бактерия чумы появилась из псевдотуберкулеза в позднем плейстоцене в Ценнтральной Азии. Видообразованию помогло похолодание. И оригинальный способ, которым грызуны защищались от холода.

Тарбаган (монгольский сурок) В последнее время появилось много попыток реконструировать распространение по миру возбудителя чумы и дать биологическое объяснение пандемиям, поражавшим человечество. Напомним, что наиболее сокрушительными оказались три эпидемии: «юстинианова чума» (551–580 гг), возникшая в византийской империи, «черная смерть» (1346−1351 гг), которая унесла треть населения Европы, и пандемия конца XIX – начала XX века. Сегодня ученые располагают молекулярно-генетическими методами, позволяющими анализировать древнюю ДНК и сравнивать различные популяции бактерий по всему миру. Чуму изучают и российские ученые. Виктор и Нина Сунцовы из Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН на основании результатов многолетнего исследования природных очагов в популяциях грызунов предложили модель возникновения чумной палочки (Yersinia pestis ) из бактерии псевдотуберкулеза (Yersinia pseudotuberculosis) в позднем плейстоцене около 20 тысяч лет назад.

Разные подходы к одному явлению

То, что предком чумной бактерии стал возбудитель псевдотуберкулеза, вызывающий дальневосточную скарлатиноподобную лихорадку, доказано бесспорно. Но дискуссионным остается вопрос, где и как это могло произойти. Как объяснил корреспонденту Infox.ru Виктор Сунцов, молекулярные генетики считают, что в основе преобразования псевдотуберкулезного микроба в возбудителя чумы лежит горизонтальный перенос генов. Это явление, когда микроорганизмы, соседствуя в популяциях, могут обмениваться между собой генами. Таким способом, предполагают ученые, бактерия псевдотуберкулеза приобрела со стороны специфические плазмиды (дополнительные кольцевые фрагменты бактериальной ДНК), генные блоки и многочисленные мобильные генетические элементы. Плазмиды pFra и pPst в большой мере обеспечивают вирулентность и патогенность бактерии. Но, подчеркивает доктор Сунцов, никто из молекулярных генетиков не описывает, откуда взялись эти генные элементы и при каких условиях в природе мог произойти процесс их горизонтальной передачи. С точки зрения российских ученых, молекулярно-генетический подход, при многих его преимуществах над классическими, рассматривает возникновение нового вида в отрыве от окружающей среды. Особенность работы российских ученых состоит в опоре на классический экологический подход.

Чумная бактерия живет не только от эпидемии к эпидемии, а постоянно сохраняется в природных очагах, включающих два компонента – популяции грызунов и блох. Возбудитель паразитирует в крови грызунов и передается от одного зверька к другому через блох, у которых микроб сохраняется в пищеварительном тракте. Бактерия чумы – паразит крови и лимфы. Но интрига в том, что бактерия псевдотуберкулеза, прямой предок возбудителя чумы – кишечный паразит. Гипотеза российских ученых объясняет, как могло произойти такое изменение паразитической природы возбудителя инфекции.

Как сурок и блоха вывели чуму

Виктор Сунцов и его коллеги работали в центральноазиатском природном очаге чумы в Туве. Здесь живет монгольский сурок-тарбаган (Marmota sibirica), на котором паразитируют блохи (Oropsylla silantiewi). В этой паразитарной системе и циркулирует исходная, наиболее древняя чумная бактерия (Yersinia pestis). Биологи считают, что условия для ее появления сложились в конце позднего плейстоцена (сартанский период в Азии, 22−15 тыс. лет назад). Это время характеризуется максимальным за весь период кайнозоя похолоданием, когда в Центральной Азии сложился ультраконтинентальный климат, при котором почва зимой промерзала до двух метров, включая зимовочные гнезда сурков. При такой холодной зимовке личинки блох, обычно живущие в выстилке гнезда и питающиеся органическим субстратом, переходят на тело спящего сурка. Перемещаясь в его шерсти, некоторые из них оказываются в ротовой полости и начинают питаться тканью слизистой оболочки ротовой полости, при этом наносят микротравмы. Эти микротравмы и становятся теми воротами, через которые бактерия псевдотуберкулеза попадает в кровь. Кровь спящего сурка не свертывается, и ротовые раны кровоточат длительное время.

А в ротовой полости бактерии оказываются из-за особенности поведения монгольского сурка. Перед началом зимовки эти грызуны затыкают вход зимовочной норы пробкой, сделанной из лепешек собственных экскрементов и из смеси фекалий с камешками и щебнем. Для этого они накапливают экскременты в специальных «туалетных» камерах. Поскольку строительный материал они переносят во рту, туда же попадают бактерии из фекалий.

Итак, бактерия попадает в кровь монгольского сурка, откуда она уже не может выйти во внешнюю среду (только в пищеварительный тракт блохи и обратно в кровь хозяина при укусах блох). Таким образом, микробы оказываются в изолированной популяции, а это, если следовать постулатам эволюционной теории, благоприятствует появлению изменений. К тому же, в этой системе складывается своеобразный температурный режим. Температура крови глубоко спящего сурка составляет около 5 градусов. Но животные часто просыпаются, при этом температура их тела постепенно в течение суток поднимается до 37 градусов. Сурки зимуют группами до 20 зверьков, и просыпаются неодновременно. Так что в любой момент времени блоха может кусать зверьков с самой разной температурой крови. Ученые считают, что именно такая среда создала условия для постепенной эволюции бактерий, поскольку микроб псевдотуберкулеза хорошо переносит холод, а чумной микроб наиболее ярко проявляет свои видовые свойства в организме теплокровных хозяев, имеющих температуру тела 37 градусов.

В этой замкнутой системе, согласно гипотезе, бактерия видоизменилась и через промежуточные формы постепенно приобрела все видоспецифические генетические элементы, то есть, превратилась в высоковирулентную и высокопатогенную бактерию чумы. В промежуточной среде, начиная с 26 градусов, бактерии чумы начинают синтезировать антибиотик пестицин, который убивает конкурентов – таким способом новый вид отделился от своего предка.

Виктор Сунцов считает, что новообразованного возбудителя чумы следовало бы отнести к новому роду или даже семейству, так как микроб полностью сменил образ жизни. Но для сохранения привычной системы обе бактерии, старую и новую, относят к одному роду Yersinia.

Чума завоевала мир благодаря крысам

Дальнейшее распространение возбудителя, по мнению российских биологов, происходило по принципу «масляного пятна», медленно расползающегося из Центральной Азии с участием других систем «грызун-блоха». «В результате в течение голоцена граница естественного природного ареала чумы охватила обширные пространства с востока на запад – от Маньчжурии до Кавказа и Иранского Курдистана, и с севера на юг – от Южной Сибири, северного Казахстана и северного Прикаспия до юга Индостана», — пояснил Сунцов. В процессе этого распространения формировались разные подвиды микроорганизма. А затем в дело вступил человеческий фактор, и чумная бактерия передавалась уже в антропогенных очагах при помощи крыс. С крысами на кораблях чума преодолела моря и океаны и завоевала Африку и Новый Свет.

По мнению Виктора Сунцова, данный сценарий соответствует современному эволюционному учению – синтетической теории эволюции. Российские биологи подчеркивают, что стоят на позициях дарвинизма. С этих позиций видообразование происходит путем постепенного накопления изменений в изолированной популяции в условиях определенной окружающей среды. Один вид дает начало другому виду через отделившиеся популяции промежуточных форм, а не скачком. Биолог считает, что предложенный сценарий возникновения чумного микроба может служить наглядной иллюстрацией дарвиновского принципа видообразования.

Источник: Infox.ru