Ein kleiner bakterieller Wechsel verursachte "Schwarzen Tod"

Eine einzige, kleine genetische Veränderung in Yersinia pestis änderte den Verlauf der Geschichte der Menschheit, nach neuen Forschungen in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikationen. Der Erwerb eines einzigen Gens verlagerte diese Bakterien von einer Magen-Darm-Infektion zu der tödlichen Atemwegserkrankung hinter dem Schwarzen Tod.
Dieses Bild des Lungengewebes zeigt entzündliche Läsionen in einem Urstamm der Bakterien, die eine Lungenpest ohne das Pla-Gen (links) und mit dem Gen (rechts) verursachen. Die Zugabe von Pla erlaubte, dass dieser Stamm eine Lungenpest hervorruft.
Bildnachweis: Northwestern University

Die Autoren der neuen Studie von der Feinberg School of Medicine der Northwestern University in Chicago, IL, analysierten alte Stämme von Y. pestis zu verstehen, wie die Bakterien die Fähigkeit erworben haben, die Lungen zu infizieren, was zur Lungenpest führt.

In der ältesten der Y. pestis Stämme, die derzeit existieren, beobachtete das Northwestern Team, dass, obwohl die Bakterien die Lungen besiedeln können, es nicht die schwere Krankheit verursachen kann, die mit Lungenpest verbunden ist.

Untersucht man, was sich in diesem Stamm von Vorfahren unterscheidet, verglichen mit anderen Stämmen, die in der Pest resultieren, identifizierten die Forscher die größte Veränderung als ein Gen für das Oberflächenprotein Pla.

Die Autoren schlagen daher vor, dass, wenn die Bakterien dieses Gen erworben haben, seine Fähigkeit, die Lungen zu infizieren, verstärkt wurde, was zu der tödlichen Lungeninfektion führte, die als Lungenpest bekannt ist.

Um diese Theorie zu testen, hat das Northwestern - Team das Pla - Gen in den frühen Stamm der Vorfahren eingefügt Y. pestis. Bestätigt man die Hypothese, so führte die Zugabe des Gens dazu, dass der Stamm in der Lage war, eine Infektion der Atemwege zu verursachen, die mit derjenigen identisch ist, die durch moderne Stämme der Bakterien verursacht wird.

Obwohl die Bakterien in den letzten Jahrtausenden Gene gewonnen und verloren haben, stellten die Forscher fest, dass keine weiteren Veränderungen erforderlich waren, um den Stamm der Vorfahren zu transformieren Y. pestis in einen, der Pest erzeugen kann.

Eine weitere Änderung ermöglichte die Beulenpest

Bei näherer Betrachtung des Pla-Gens fand das Team auch heraus, dass eine einzige Modifikation des Gens die Ausbreitung und Infektion der Lymphknoten durch die Bakterien ermöglichte. Diese Modifikation, gefunden in modernen Stämmen von Y. pestis, verursacht die Infektion bekannt als Beulenpest.

Basierend auf diesen Ergebnissen glauben die Autoren, dass Y. pestis hat sich als respiratorisches Pathogen entwickelt, bevor es die Beulenpest hervorruft, die die häufigste Form der Krankheit ist.

Diese Theorie überholt frühere Überlegungen zur Evolution von Y. pestis, aber die Forscher behaupten, dies könnte erklären, wie die Bakterien von lokal begrenzten Ausbrüchen der Seuche in die Geschichte verwandelnde Pandemien wie den Schwarzen Tod, der mehr als die Hälfte der gesamten Bevölkerung Europas getötet haben könnte.

"Unsere Daten deuten darauf hin, dass die Insertion und anschließende Mutation von Pla für neue, sich schnell entwickelnde Krankheitsverläufe möglich sind", sagt Wyndham Lathem, PhD, Assistenzprofessor für Mikrobiologie-Immunologie an der Northwestern University. "Diese Information kann zeigen, wie neue respiratorische Erreger mit nur geringen genetischen Veränderungen entstehen können."

"Diese Forschung hilft uns, besser zu verstehen, wie sich Bakterien an neue Wirtsumgebungen anpassen können, um Krankheiten zu verursachen, indem sie kleine DNA-Stücke aufnehmen", schließt Lathem.

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