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Wissenschaftliche Forschungen zeigen Einblicke in mittelalterliche Lepra

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Warum gab es am Ende des Mittelalters einen plötzlichen Rückgang der Lepra-Inzidenz? Um diese Frage zu beantworten, rekonstruierten Biologen und Archäologen das Genom mittelalterlicher Stämme des für die Krankheit verantwortlichen Erregers, die sie aus jahrhundertealten menschlichen Gräbern exhumierten.

Das internationale Team, dem Forscher der Universität Tübingen, der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne und der Universität Birmingham angehören, hat ihre Forschungsergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft.

Lepra wird durch den bakteriellen Erreger verursacht Mycobacterium leprae. Es war eine häufige Krankheit im mittelalterlichen Europa, bei der bis zu einer von 30 Menschen in bestimmten Gebieten infiziert war. Aber um die Wende des 16. Jahrhunderts ging die Krankheit auf dem größten Teil des Kontinents abrupt zurück (die Krankheit ist in anderen Teilen der Welt immer noch sehr verbreitet - sie ist in 91 Ländern weltweit zu finden und es werden jährlich etwa 200.000 neue Infektionen gemeldet). Das Ereignis war plötzlich und unerklärlich. Vielleicht hatte sich der Erreger, der Lepra verursacht, zu einer weniger schädlichen Form entwickelt? Um dies herauszufinden, hat sich ein internationales Team von Biologen und Archäologen zusammengeschlossen.

Sie haben ganze Genomsequenzen von rekonstruiert Mycobacterium leprae Bakterien aus fünf mittelalterlichen Skeletten, die in Dänemark, Schweden und Großbritannien ausgegraben wurden, sowie sieben Biopsieproben moderner Patienten.

Die Rekonstruktion der Bakteriengenome war keine leichte Aufgabe, da das verfügbare Material - aus den menschlichen Überresten - weniger als 0,1% der Bakterien-DNA enthielt. Die Forscher entwickelten eine äußerst empfindliche Methode zur Trennung der beiden DNA-Arten und zur Rekonstitution des Zielgenoms mit beispielloser Präzision. „Wir konnten das Genom rekonstruieren, ohne zeitgenössische Stämme als Grundlage zu verwenden“, erklärt der Co-Autor der Studie und EPFL-Wissenschaftler Pushpendra Singh.

Ein Skelett aus Dänemark zeigte eine außergewöhnliche Konservierung der Pathogen-DNA und ermöglichte eine Genomrekonstruktion ohne Verwendung einer modernen Referenzsequenz, die für das Genom eines alten Organismus noch nie zuvor durchgeführt wurde. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass fast die Hälfte der DNA aus dieser bestimmten Probe gewonnen wurde Mycobacterium leprae Bakterien; Dies ist um Größenordnungen höher als die Menge an Pathogen-DNA, die normalerweise bei Skeletten und modernen Patienten beobachtet wird. Sie fanden außerdem, dass die Mycobacterium leprae Die DNA war im Vergleich zur menschlichen DNA weitaus besser konserviert, was diese ungewöhnlich hohen Mengen an bakterieller DNA in diesen Skelettproben erklären könnte. Laut den Autoren kann dies an der extrem dicken und undurchlässigen wachsartigen Zellwand des Lepra-Bazillus liegen, die ihre DNA vor Abbau schützt. Daher spekulieren die Autoren, dass einige bakterielle DNA viel länger konserviert sein könnten als jede Wirbeltier-DNA, die normalerweise weniger geschützt ist. „Dies eröffnet die Möglichkeit, dass bestimmte Arten von bakterieller DNA weit über das Höchstalter für Säugetier-DNA von etwa einer Million Jahren hinaus überleben“, sagt Johannes Kraus von der Universität Tübingen. Er fügt hinzu: "Dies gibt uns eine echte Perspektive, um die prähistorischen Ursprünge einer Krankheit zurückzuverfolgen."

Die Ergebnisse sind unbestreitbar: Das Genom der mittelalterlichen Stämme ist fast genau das gleiche wie das der zeitgenössischen Stämme, und seine Wirkungsweise hat sich nicht geändert. "Wenn die Erklärung für den Rückgang der Leprafälle nicht beim Erreger liegt, muss sie beim Wirt, also bei uns, liegen. Hier müssen wir also nachsehen “, erklärt Stewart Cole, Co-Direktor der Studie und Leiter des Global Health Institute von EFFL.

Viele Hinweise deuten darauf hin, dass der Mensch eine Resistenz gegen die Krankheit entwickelt hat. Alle Bedingungen waren reif für einen intensiven Prozess der natürlichen Selektion: eine sehr hohe Prävalenz von Lepra und die soziale Isolation kranker Menschen. "Unter bestimmten Umständen könnten die Opfer einfach unter Druck gesetzt werden, sich nicht fortzupflanzen", sagt Cole. "Darüber hinaus haben andere Studien genetische Ursachen identifiziert, die die meisten Europäer widerstandsfähiger gemacht haben als der Rest der Weltbevölkerung, was dieser Hypothese ebenfalls Glauben schenkt."

Eine interessante Sache, die die Forscher entdeckten, war eine mittelalterliche Sorte von Mycobacterium leprae in Schweden und Großbritannien ist dies fast identisch mit dem derzeit im Nahen Osten vorkommenden Stamm. "Wir hatten nicht die Daten, um die Richtung zu bestimmen, in die sich die Epidemie ausbreitete. Der Erreger könnte während der Kreuzzüge nach Palästina gebracht worden sein. Aber der Prozess hätte auch in die entgegengesetzte Richtung laufen können. “

Neben der historischen Bedeutung der Forschung wurde die Studie in Wissenschaft ist insofern wichtig, als es unser Verständnis von Epidemien sowie die Funktionsweise des Lepra-Erregers verbessert. Sequenzierungsmethoden, die im Rahmen dieser Forschung entwickelt wurden, gehören zu den präzisesten, die jemals entwickelt wurden, und könnten es uns ermöglichen, viele andere Krankheitserreger aufzuspüren, die in fremder DNA lauern. Darüber hinaus ist der unglaubliche Widerstand von Mycobacterium leprae genetisches Material - wahrscheinlich aufgrund seiner dicken Zellwände - eröffnet die Möglichkeit, noch weiter in die Geschichte zurückzugehen, um die Ursprünge dieser Krankheit aufzudecken.

Die Universität von Birmingham verfügt über die einzigen Labors der Welt, die historische Fälle von Lepra mithilfe hochspezifischer Fette als Biomarker lokalisieren können. Professor David Minnikin von der School of Biosciences der Universität Birmingham fügte hinzu: „Diese umfassenden Studien bieten einen soliden Rahmen für das Verständnis der globalen Geschichte und der gegenwärtigen Ausbreitung von Lepra. Die Kenntnis des Ortes und der Herkunft bestimmter Varianten des Lepra-Bazillus könnte von entscheidender Bedeutung sein, wenn Probleme mit den derzeitigen Medikamenten gegen Lepra auftreten. “

Quellen: Universität Birmingham, Universität Tübingen, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne


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