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Cada año, 4 millones de personas visitan el Parque Nacional de Yosemite en California. La mayoría traer de vuelta a las fotos, postales y una quemadura de sol de vez en cuando. Sin embargo, dos desafortunados visitantes este verano consiguieron un recuerdo muy diferente. Consiguieron la plaga.
Esta enfermedad medieval por excelencia, causada por la bacteria
Yersinia pestis
y se transmite con mayor frecuencia por picaduras de pulgas, siendo las superficies en un puñado de casos cada año en el oeste de Estados Unidos, según los Centros para el control y la Prevención de Enfermedades. Su registro histórico es mucho más macabro. La plaga de Justiniano 541-543 diezmado casi la mitad de la población en el Mediterráneo, mientras que la muerte Negro de la Edad Media mató a uno de cada tres europeos.
Ahora los investigadores están comenzando a revelar una historia genética de la sorprendente Plaga. Una serie de descubrimientos muestran cómo sólo un pequeño puñado de cambios genéticos & mdash; una proteína alterada aquí, un gen mutado que hay & mdash; puede transformar un virus estomacal relativamente inocuo en una pandemia capaz de matar a una gran parte de un continente.
El más reciente de estos estudios, publicado en junio, se encontró que la adquisición de un solo gen llamado
pla
dio
Y. pestis México La capacidad de causar neumonía, causando una forma de plaga tan letal que mata a prácticamente la totalidad de los infectados que don & rsquo; t recibir antibióticos. Además, también es una de las bacterias más infecciosos conocidos. Y ldquo;
Yersinia pestis
es un patógeno kick-culo bonito, y rdquo; dijo Paul Keim, un microbiólogo de la Universidad del Norte de Arizona en Flagstaff. Y ldquo; Una sola bacteria puede causar la enfermedad en ratones. It & rsquo; s difícil conseguir mucho más virulenta que la y rdquo;.
El cambio de imagen genética que condujo a la plaga moderna se cree que ocurrió hace relativamente poco tiempo en la historia evolutiva, en cualquier lugar de 1.500 a 20.000 años. Pero el mes pasado, se anunció un descubrimiento que podría extender la historia de la plaga todo el camino de vuelta a una época anterior a los seres humanos. George Poinar Jr., un biólogo de la Universidad Estatal de Oregon en Corvallis, encontró que una pulga de 20 millones de años de edad, encerrado en ámbar tiene una bacteria de la peste-como en su trompa que podría ser un antepasado de
Y. pestis
. Mientras que una identificación definitiva de la bacteria hasn y rsquo; t sido hechas y mdash; y puede incluso no ser posible y mdash; un antiguo ancestro de la muerte Negro podría ayudar a revelar los primeros pasos en un camino evolutivo torturado, y tal vez ayudar a determinar en qué momento se produjeron los cambios más mortales.
Un RideAs pulgas siempre y cuando no ha habido peste, no tienen habido gente tratando de averiguar de dónde vino. La peste aparece en un ciclo de auge y caída, que emerge repentinamente a causar grandes pandemias y luego retirarse, a veces durante cientos de años. La erupción brusca de la muerte sin causa aparente tendía a invitar a las teorías que involucran lo sobrenatural.
La realidad es casi tan notable. trabajo genético reciente ha rastreado la plaga y rsquo; s precursor evolutivo de regreso al patógeno gastrointestinal relativamente inofensivo
Y. pseudotuberculosis
, que sólo causa diarrea leve. Y ldquo; algunas personas don & rsquo; t siquiera saben que la tienen, y rdquo; dijo Wyndham Lathem, biólogo de la Universidad de Northwestern que ha pasado su carrera estudiando la bacteria de la peste. Y ldquo;
Yersinia pestis Cómo se puede matar en tres días, y sólo se requiere algunos cambios para hacer este cambio y rdquo;.
Por otra parte, estos cambios no ocurrieron hace mucho tiempo. En varios estudios recientes, los investigadores compararon muestras de bacterias enfermedad a partir de dos pandemias. El
Y. pestis
ADN recuperado de London & rsquo; s pozos de plaga y de las tumbas alemanas que datan de la plaga de Justiniano resultó ser básicamente el mismo. Además, las muestras bacterianas de modernas víctimas de la peste de todo el mundo revelan muy poca variación. Los resultados indican que
Y. pestis
hasn y rsquo; t aún tenido tiempo para acumular una gran cantidad de mutaciones. Y ldquo;
Yersinia pestis
es una especie tan recientes que allí y rsquo; s no mucho diversidad genética entre las cepas de la plaga, incluso los de los cementerios históricos, & rdquo; dijo Joe Hinnebusch, un investigador de la peste en el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas. Las bacterias & rsquo; s adaptaciones asesinas son sólo unos miles de años de edad Masculino
Pero, ¿qué son estas adaptaciones.? En 2004, un equipo internacional de investigadores publicó la primera secuencia genética completa de la plaga ancestro
pseudotuberculosis
Y..
Cuando compararon a
Y. pestis
, se encontró que la mayor parte de las diferencias entre los dos eran los llamados mutaciones neutrales, cambios que no alteran las características de
Y. pestis
.
Sólo unos pocos cambios menores se destacó. La primera era como darle a
Y. pestis
un billete de todo lo que pueda volar en la bacteria y rsquo; s paseo favorito: la pulga.
Y. pseudotuberculosis
can & rsquo; t viajes sobre las pulgas, por lo que es mucho menos infeccioso que su descendiente moderno. Hinnebusch mostró por qué puede rsquo; t se mueven de esta manera:
Y. pseudotuberculosis
es mortal para las pulgas, causando una diarrea que mata a casi la mitad de ellos.
Y. pestis
, por el contrario, da pulgas una enfermedad leve
.
Para saber lo que en las bacterias que estaba causando la enfermedad en las pulgas, Hinnebusch e Iman Chouikha, un post-doctorado, picado
Y. pseudotuberculosis
en pequeños pedazos y los alimentó a las pulgas. Sólo las pulgas que consumieron la bacteria y rsquo; s capa protectora se enfermó, por lo que el veneno tuvo que ser localizado allí
Más trabajo de investigación publicado en 2014 en
PNAS
reveló que el culpable era una proteína llamada. ureasa. Esta proteína está presente en
Y.
pseudotuberculosis
, pero una mutación genética detiene el
Y. pestis
bacteria de crearlo. Cuando Chouikha y Hinnebusch insertaron una copia funcional del gen de la ureasa de nuevo en
Y. pestis Opiniones y alimenta estos microbios de la peste de ingeniería genética a las pulgas, los diminutos artrópodos se enfermaron tal como lo hicieron cuando comieron
pseudotuberculosis
. Y ldquo; Esto muestra cuán pequeños cambios pueden tener un efecto dramático, y rdquo; dijo Hinnebusch
pulgas Clot StopperBut son sólo una parte de la historia de la plaga y rsquo;. s desarrollo. Mientras Hinnebusch estaba trabajando en la ureasa, Lathem estaba examinando otro pequeño cambio genético que permitió la plaga de derrotar a uno de los body & rsquo; s principales mecanismos de defensa:. Coágulos de sangre
Cuando una pulga muerde en la carne, el cuerpo responde coagulación de la sangre para prevenir el sangrado y promover la cicatrización. Si una bacteria de la peste se queda atrapada en este coágulo, que puede rsquo; t multiplicarse y propagarse por sí mismo a través de su nuevo huésped. Lathem mostró que
Y. pestis
tiene un gen llamado
pla Windows que sus antepasados falta. Este gen codifica para una proteína que ayuda a disolver los coágulos de sangre. Sin un coágulo, la bacteria es libre de difundir al ganglio linfático más cercano, donde hace miles de millones de copias de sí mismo
Lathem y rsquo;. S de trabajo, que fue publicado en
Ciencia
, mostró que
se requiere pla Opiniones de peste neumónica, una forma de plaga que se puede transmitir de persona a persona y puede matar a su huésped en menos de 24 horas. Pero Lathem didn y rsquo; t saben si
pla
fue el único factor necesario. Se volvió a varias cepas ancestrales de
Y. pestis Windows que siguen circulando en los roedores en las tierras altas de China y Asia Central, probablemente el hogar ancestral de la bacteria. Estas cepas presentó una versión intermedia entre el
Y. pseudotuberculosis
y moderno
Y. pestis
. Más importante aún, algunas de estas cepas particulares carecían de
pla
.
Cuando Lathem y Daniel Zimbler, un post-doctorado, probó el
pla
exento de cepas ancestrales, encontraron que estos no podría provocar la peste neumónica. Pero cuando agregaron
pla
mientras se mantiene el resto del ADN de la misma, las tensiones causadas fácilmente la peste neumónica. Y cuando sacaron
pla
a partir de cepas modernas de
Y. pestis
, las bacterias perdido su capacidad de causar neumonía. Lathem, Zimbler y sus colegas publicaron sus resultados en este mes de junio
Nature Communications
& ldquo;. Encontramos el primer estado en el que
Yersinia pestis
podría causar una enfermedad respiratoria. Y tan pronto como lo había hecho
pla
, podría crecer rápidamente y causar neumonía, y rdquo; dijo Lathem.
Y. pestis
didn y rsquo; t acaba de adquirir
pla
; la bacteria también cambió. Una mutación oportunidad alterado un aminoácido en
pla
, que aumentó en gran medida su virulencia al permitir que la bacteria penetre más profundamente en el cuerpo. Una vez allí, se podría hacer más copias de sí mismo, lo que es más susceptible de transmitirse a otra persona, ya sea por la tos o por picadura de pulga.
Los resultados cambian cómo los investigadores piensan acerca de la peste neumónica. La capacidad de causar neumonía se cree que han sido una adición de último minuto para el repertorio mortal de
Y. pestis
. Lathem y rsquo; s de trabajo sugiere que
Y. pestis
adquirió
pla
, y por lo tanto la capacidad de causar neumonía, muy temprano. La mutación en
pla
sucedió después, la transformación de una bacteria capaz de causar brotes localizados de enfermedades en el asesino de masas que hoy conocemos
& ldquo;. Nuestro trabajo está apuntando a esta mutación en
pla
como uno de estos eventos de Big Bang en la peste, y rdquo; dijo Lathem. Y ldquo; Ya estaba listo para causar neumonía grave, y una vez que podría causar la enfermedad invasiva, todo podría amplificar y rdquo;.
La peste sigue extendiéndose, aunque las mejoras en el control de plagas, higiene y antibióticos han disminuido drásticamente el tamaño de los brotes y el número de personas que mueren a causa de ellos. Sin embargo, el ADN de estas bacterias lleva la escalofriante recordatorio de que la próxima gran pandemia puede ser sólo unas pocas mutaciones de distancia.
Reproducido con permiso del
Quanta revista
, una publicación editorialmente independiente de la Red
Simons Fundación
, cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia, cubriendo avances de la investigación y las tendencias en las matemáticas y las ciencias físicas y biológicas .