22 Ottobre 2015
La peste negli umani è ‘due volte più antica’ ma non cominciò con la pulce come agente di trasmissione. Così rivela il DNA antico
Una nuova ricerca data la peste alla prima Età del Bronzo, mostrando che è stata endemica tra gli umani lungo l’Eurasia per millenni, ancor prima della prima epidemia globale registrata, e che la peste ancestrale mutò nella sua forma bubbonica, trasmessa dalle pulci, tra il secondo e il primo millennio a. C.
Una nuova ricerca che ha utilizzato il DNA antico ha rivelato che la peste è stata endemica nelle popolazioni umane per più del doppio di quanto precedentemente ritenuto, e che la peste ancestrale si sarebbe diffusa prevalentemente col contatto da persona a persona – fino al verificarsi di mutazioni genetiche che permisero allo Yersinia pestis (Y. pestis), il batterio che causa la peste, di sopravvivere nella viscere delle pulci.
Queste mutazioni, che potrebbero essersi verificate attorno al volgere del primo millennio a. C., diedero vita alla forma bubbonica della peste, che si diffuse a una velocità terrificante attraverso le pulci – e di conseguenza i ratti – che la trasmettevano. La peste bubbonica causò le pandemie che decimarono popolazioni a livello globale, compresa la Peste Nera, che spazzò via metà della popolazione europea nel quattordicesimo secolo.
Ad ogni modo, i ricercatori spiegano come, prima dell’evoluzione con la pulce come agente di trasmissione, la peste fosse difatti endemica nelle popolazioni umane dell’Eurasia almeno 3.000 anni prima della prima pandemia registrata storicamente (la Peste di Giustiniano del 541 d. C.).
Spiegano che la nuova prova che l’infezione batterica dello Y. pestis negli umani in realtà emerse attorno agli inizi dell’Età del Bronzo, suggerendo che questa possa essere stata responsabile dei principali declini nella popolazione che si crede siano avvenuti al termine del quarto millennio e agli inizi del terzo millennio a. C.
Il lavoro è stato condotto da un team internazionale che comprende ricercatori dalle Università di Copenaghen, in Danimarca, e Cambridge, nel Regno Unito, e i risultati sono stati pubblicati oggi (ieri, NdT) nella rivista Cell.
“Abbiamo scoperto che la stirpe dello Y. pestis si originò e si diffuse molto prima di quanto precedentemente ritenuto, e abbiamo ristretto la finestra temporale per il tempo e il modo in cui si sviluppò,” ha spiegato l’autore senior, Professor Eske Willerslev, di recente unitosi al Dipartimento di Zoologia dell’Università di Cambridge dall’Università di Copenaghen.
“I meccanismi sottostanti che hanno facilitato l’evoluzione dello Y. pestis sono presenti persino oggi. Imparare dal passato può aiutarci a comprendere come futuri patogeni possano sorgere ed evolversi,” ha spiegato.
I Ricercatori hanno analizzato gli antichi genomi estratti dai denti di 101 adulti, risalenti all’Età del Bronzo, e ritrovati lungo la massa continentale eurasiatica.
Hanno scoperto il batterio dello Y. pestis nel DNA di sette degli adulti, il più antico dei quali morì 5.783 anni fa – la prima prova della peste. In precedenza, prove molecolari dirette dello Y. pestis erano state ottenute da materiale non più antico di 1.500 anni.
Ad ogni modo, sei dei sette campioni di peste mancavano di due componenti genetiche chiave, ritrovate nella maggior parte dei moderni ceppi della peste: un “gene della virulenza” chiamato ymt, e una mutazione in un “gene attivatore” chiamato pla.
Il gene ymt protegge il batterio dall’essere distrutto nelle viscere delle pulci, di modo che si possa moltiplicare, soffocando il tratto digestivo della pulce. Questo determina che la pulce affamata morda freneticamente qualunque cosa possa e, nel fare ciò, diffonda la peste.
La mutazione nel gene pla permette al batterio dello Y. pestis di diffondersi lungo diversi tessuti, mutando l’infezione polmonare localizzata in una del sangue e dei linfonodi.
I Ricercatori hanno concluso che questi primi ceppi della peste non poterono essere trasmessi dalle pulci senza ymt. E non potevano causare la peste bubbonica – che riguarda il sistema linfatico e immunitario, e infligge i famigerati bubboni rigonfi della Peste Nera – senza la mutazione pla.
Di conseguenza, la peste che dilagò tra le popolazioni per gran parte dell’Età del Bronzo doveva essere polmonare, che riguarda direttamente il sistema respiratorio e causa crisi di tosse secca e disperata, appena prima della morte. Respirare attorno a persone infette conduce all’inalazione del batterio, il punto cruciale nella trasmissione da umano a umano.
La co-autrice dello studio, dott.ssa Marta Mirazón-Lahr, dal Centro Leverhulme per gli Studi dell’Evoluzione Umana di Cambridge(LCHES), sottolinea che uno studio dal gruppo di Willerslev a Copenaghen, ha dimostrato in precedenza quest’anno che l’Età del Bronzo era un periodo molto attivo per le migrazioni, che possono aver condotto alla diffusione della peste polmonare.
“L’Età del Bronzo era un periodo di rilevante produzione di armi in metallo, e si pensa a un aumento delle attività belliche, il che è compatibile con le prove crescenti di grandi movimenti di popolazioni al tempo. Se la peste polmonare fu trasmessa come parte di queste migrazioni, avrebbe avuto effetti devastanti sui gruppi più piccoli incontrati,” ha spiegato.
“Casi ben documentati hanno mostrato che la catena di infezioni della peste polmonare può andare da un singolo cacciatore o pastore fino a devastare un’intera comunità in due o tre giorni.”
Il più recente dei sette antichi genomi a rivelare lo Y. pestis nel nuovo studio ha entrambe le mutazioni genetiche chiavi, indicando una cronologia degli eventi approssimata per l’evoluzione che diede origine alla peste bubbonica trasmessa dalle pulci.
“Tra i nostri campioni, il ceppo mutato della peste fu osservato per la prima volta in Armenia nel 951 a. C., eppure è assente nel nostro campione più recente del 1686 a. C. – suggerendo che i ceppi bubbonici furono in evoluzione e si fissarono alla fine del secondo e ai primi esordi del primo millennio a. C.,” ha spiegato Mirazón-Lahr.
“Ad ogni modo, il campione del 1686 a. C. proviene dai Monti Altai vicino alla Mongolia. Data la distanza tra l’Armenia e l’Altai, è anche possibile che il ceppo armeno della peste bubbonica abbia una storia più lunga nel Medio Oriente, e che movimenti storici durante il primo millennio a. C. la esportarono altrove.”
I Libri di Samuele, nella Bibbia, descrivono un’epidemia di peste tra i Filistei nel 1320 a. C., completa di ingrossamenti all’inguine, che l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha sostenuto calzino la descrizione della peste bubbonica. Mirazón-Lahr suggerisce che questo possa supportare l’idea di un’origine medio-orientale per l’evoluzione genetica altamente letale della peste.
Il co-autore, Professor Robert Foley, anche lui dal LCHES di Cambridge, suggerisce che la letalità della peste bubbonica possa aver richiesto la giusta demografia delle popolazioni prima di poter prosperare.
“Ogni patogeno ha un equilibrio da mantenere. Se uccide l’ospite prima di diffondersi, raggiunge anch’esso un ‘vicolo cieco’. Malattie altamente letali richiedono una certa intensità demografica per sostenerle.
“La natura endemica della peste polmonare fu forse più adatta per una popolazione degli inizi dell’Età del Bronzo. In seguito, con la crescita in complessità delle società eurasiatiche e il proseguire nell’apertura di vie commerciali, forse le condizioni cominciarono a favorire la forma più letale della peste,” ha spiegato Foley.
“L’Età del Bronzo è ai margini della storia, e il DNA antico sta rendendo quest’epoca di importanza critica più visibile,” ha spiegato.
Willerslev ha aggiunto: “Questi risultati mostrano che il DNA antico ha il potenziale non solo di disegnare la mappa della nostra storia e preistoria, ma pure di scoprire come le malattie possono averla modellata.”
Spiegano che la nuova prova che l’infezione batterica dello Y. pestis negli umani in realtà emerse attorno agli inizi dell’Età del Bronzo, suggerendo che questa possa essere stata responsabile dei principali declini nella popolazione che si crede siano avvenuti al termine del quarto millennio e agli inizi del terzo millennio a. C.
Il lavoro è stato condotto da un team internazionale che comprende ricercatori dalle Università di Copenaghen, in Danimarca, e Cambridge, nel Regno Unito, e i risultati sono stati pubblicati oggi (ieri, NdT) nella rivista Cell.
“Abbiamo scoperto che la stirpe dello Y. pestis si originò e si diffuse molto prima di quanto precedentemente ritenuto, e abbiamo ristretto la finestra temporale per il tempo e il modo in cui si sviluppò,” ha spiegato l’autore senior, Professor Eske Willerslev, di recente unitosi al Dipartimento di Zoologia dell’Università di Cambridge dall’Università di Copenaghen.
“I meccanismi sottostanti che hanno facilitato l’evoluzione dello Y. pestis sono presenti persino oggi. Imparare dal passato può aiutarci a comprendere come futuri patogeni possano sorgere ed evolversi,” ha spiegato.
I Ricercatori hanno analizzato gli antichi genomi estratti dai denti di 101 adulti, risalenti all’Età del Bronzo, e ritrovati lungo la massa continentale eurasiatica.
Hanno scoperto il batterio dello Y. pestis nel DNA di sette degli adulti, il più antico dei quali morì 5.783 anni fa – la prima prova della peste. In precedenza, prove molecolari dirette dello Y. pestis erano state ottenute da materiale non più antico di 1.500 anni.
Ad ogni modo, sei dei sette campioni di peste mancavano di due componenti genetiche chiave, ritrovate nella maggior parte dei moderni ceppi della peste: un “gene della virulenza” chiamato ymt, e una mutazione in un “gene attivatore” chiamato pla.
Il gene ymt protegge il batterio dall’essere distrutto nelle viscere delle pulci, di modo che si possa moltiplicare, soffocando il tratto digestivo della pulce. Questo determina che la pulce affamata morda freneticamente qualunque cosa possa e, nel fare ciò, diffonda la peste.
La mutazione nel gene pla permette al batterio dello Y. pestis di diffondersi lungo diversi tessuti, mutando l’infezione polmonare localizzata in una del sangue e dei linfonodi.
I Ricercatori hanno concluso che questi primi ceppi della peste non poterono essere trasmessi dalle pulci senza ymt. E non potevano causare la peste bubbonica – che riguarda il sistema linfatico e immunitario, e infligge i famigerati bubboni rigonfi della Peste Nera – senza la mutazione pla.
Di conseguenza, la peste che dilagò tra le popolazioni per gran parte dell’Età del Bronzo doveva essere polmonare, che riguarda direttamente il sistema respiratorio e causa crisi di tosse secca e disperata, appena prima della morte. Respirare attorno a persone infette conduce all’inalazione del batterio, il punto cruciale nella trasmissione da umano a umano.
La co-autrice dello studio, dott.ssa Marta Mirazón-Lahr, dal Centro Leverhulme per gli Studi dell’Evoluzione Umana di Cambridge(LCHES), sottolinea che uno studio dal gruppo di Willerslev a Copenaghen, ha dimostrato in precedenza quest’anno che l’Età del Bronzo era un periodo molto attivo per le migrazioni, che possono aver condotto alla diffusione della peste polmonare.
“L’Età del Bronzo era un periodo di rilevante produzione di armi in metallo, e si pensa a un aumento delle attività belliche, il che è compatibile con le prove crescenti di grandi movimenti di popolazioni al tempo. Se la peste polmonare fu trasmessa come parte di queste migrazioni, avrebbe avuto effetti devastanti sui gruppi più piccoli incontrati,” ha spiegato.
“Casi ben documentati hanno mostrato che la catena di infezioni della peste polmonare può andare da un singolo cacciatore o pastore fino a devastare un’intera comunità in due o tre giorni.”
Il più recente dei sette antichi genomi a rivelare lo Y. pestis nel nuovo studio ha entrambe le mutazioni genetiche chiavi, indicando una cronologia degli eventi approssimata per l’evoluzione che diede origine alla peste bubbonica trasmessa dalle pulci.
“Tra i nostri campioni, il ceppo mutato della peste fu osservato per la prima volta in Armenia nel 951 a. C., eppure è assente nel nostro campione più recente del 1686 a. C. – suggerendo che i ceppi bubbonici furono in evoluzione e si fissarono alla fine del secondo e ai primi esordi del primo millennio a. C.,” ha spiegato Mirazón-Lahr.
“Ad ogni modo, il campione del 1686 a. C. proviene dai Monti Altai vicino alla Mongolia. Data la distanza tra l’Armenia e l’Altai, è anche possibile che il ceppo armeno della peste bubbonica abbia una storia più lunga nel Medio Oriente, e che movimenti storici durante il primo millennio a. C. la esportarono altrove.”
I Libri di Samuele, nella Bibbia, descrivono un’epidemia di peste tra i Filistei nel 1320 a. C., completa di ingrossamenti all’inguine, che l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha sostenuto calzino la descrizione della peste bubbonica. Mirazón-Lahr suggerisce che questo possa supportare l’idea di un’origine medio-orientale per l’evoluzione genetica altamente letale della peste.
Il co-autore, Professor Robert Foley, anche lui dal LCHES di Cambridge, suggerisce che la letalità della peste bubbonica possa aver richiesto la giusta demografia delle popolazioni prima di poter prosperare.
“Ogni patogeno ha un equilibrio da mantenere. Se uccide l’ospite prima di diffondersi, raggiunge anch’esso un ‘vicolo cieco’. Malattie altamente letali richiedono una certa intensità demografica per sostenerle.
“La natura endemica della peste polmonare fu forse più adatta per una popolazione degli inizi dell’Età del Bronzo. In seguito, con la crescita in complessità delle società eurasiatiche e il proseguire nell’apertura di vie commerciali, forse le condizioni cominciarono a favorire la forma più letale della peste,” ha spiegato Foley.
“L’Età del Bronzo è ai margini della storia, e il DNA antico sta rendendo quest’epoca di importanza critica più visibile,” ha spiegato.
Willerslev ha aggiunto: “Questi risultati mostrano che il DNA antico ha il potenziale non solo di disegnare la mappa della nostra storia e preistoria, ma pure di scoprire come le malattie possono averla modellata.”
Immagini in Alto. A sinistra: teschio di uno Yamnaya, il popolo che migrò verso l’Asia Centrale nella prima Età del Bronzo e che sviluppà la Cultura Afanasievo. Gli Afanasievo erano uno dei gruppi dell’Età del Bronzo che trasportavano lo Y. pestis. A destra: Micrografia da Microscopio elettronico a scansione (SEM) di una pulce.
Credits: a sinistra Natalia Shishlina, a destra: Centres for Disease Control and Prevention
Immagine interna: Una micrografia SEM che ritrae una massa di batteri Y. pestis nella parte anteriore dello stomaco in una pulce infetta.
Traduzione da University of Cambridge. L’Università di Cambridge non è responsabile dell’accuratezza della traduzione.
Lo studio “Early Divergent Strains of Yersinia pestis in Eurasia 5,000 Years Ago”, di Simon Rasmussen, Morten Erik Allentoft, Kasper Nielsen, Ludovic Orlando, Martin Sikora, Karl-Göran Sjögren, Anders Gorm Pedersen, Mikkel Schubert, Alex Van Dam, Christian Moliin Outzen Kapel, Henrik Bjørn Nielsen, Søren Brunak, Pavel Avetisyan, Andrey Epimakhov, Mikhail Viktorovich Khalyapin, Artak Gnuni, Aivar Kriiska, Irena Lasak, Mait Metspalu, Vyacheslav Moiseyev, Andrei Gromov, Dalia Pokutta, Lehti Saag, Liivi Varul, Levon Yepiskoposyan, Thomas Sicheritz-Pontén, Robert A. Foley, Marta Mirazón Lahr, Rasmus Nielsen, Kristian Kristiansen, Eske Willerslev, è stato pubblicato su Cell.
