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DNA da peste negra encontrado nos dentes

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Restos da composição genética das bactérias da peste foram encontrados em milhares de vítimas da Peste Negra e das principais epidemias de peste no final da Idade do Ferro. As análises de DNA podem prever o próximo surto de peste.

Biólogos da Universidade de Oslo agora estão fazendo um esforço gigantesco para identificar a relação entre as mudanças climáticas, as infestações de ratos e as muitas das principais epidemias de peste ao longo da história. O conhecimento pode ser usado para prever o próximo surto de peste.

A peste não ocorreu apenas na Idade Média. Existem 2.000 casos de peste anualmente; a maioria deles em Madagascar e no Congo. Fora da África, a peste ocorre nos desertos da América do Norte e em grandes áreas da Ásia Central, em uma ampla faixa que vai da Geórgia, passando pelo Cazaquistão, à China.

O mundo sofreu três grandes e muitas pequenas epidemias de peste na Era Comum. A primeira grande pandemia foi a Peste Justiniana no final da Idade do Ferro, que durou 200 anos. O próximo apocalipse foi a Peste Negra, uma pandemia que continuou chegando em novas ondas e durou 400 anos.

A terceira epidemia, que começou no final do século 19 na China e atingiu o resto do mundo via Hong Kong, continua. Neste verão, um homem morreu de peste na cidade de Yumen, no norte da China. 30.000 habitantes ficaram confinados ao isolamento quando partes da cidade foram bloqueadas. Em novembro, houve um surto de peste em Madagascar, tanto nas províncias quanto na capital, Antananarivo.

A evolução das bactérias da peste

A grande questão é de onde vem a bactéria da peste, se as três pragas provêm da mesma bactéria e como a bactéria da peste sobreviveu entre os surtos. Algumas pessoas acreditam que as pragas do final da Idade do Ferro e da Idade Média foram duas doenças diferentes, mas vários estudos mostram que eram a mesma doença.

“As transições entre os três surtos de peste não são completamente claras. Houve também uma sobreposição entre o segundo e o terceiro surto. A praga pode desaparecer completamente por décadas e depois retornar ”, disse o professor Kjetill S. Jakobsen, do Centro de Síntese Ecológica e Evolutiva (CEES) da Universidade de Oslo, à revista de pesquisa Apollon.

A questão é: em que circunstâncias a peste se torna uma pandemia e o que determina o nível de gravidade da epidemia?

“É tentador especular se a ecologia dos locais em que as pandemias começaram teve um papel em seu nível de destruição. Podemos compreender as graves pandemias no passado, presente e futuro observando a ligação entre as condições climáticas e a dinâmica da praga ”, disse o professor Nils Christian Stenseth, presidente do CEES.

Examinando esqueletos antigos

A compreensão das três pandemias de peste melhorou muito nos últimos anos porque os pesquisadores agora podem usar métodos moleculares modernos. Isso permite a análise de restos de DNA de bactérias da praga de vítimas da praga.

A pesquisadora italiana Barbara Bramati, do CEES, está estudando o desenvolvimento evolutivo da bactéria da peste e comparando o código genético da bactéria da peste durante as duas primeiras pandemias.

Ela está encontrando suas respostas nos dentes de velhos esqueletos. Os gânglios linfáticos das vítimas da peste incharam e se transformaram em bolhas negras, onde as bactérias se multiplicariam. Em muitas das vítimas, a bactéria da peste entrou na corrente sanguínea e, portanto, na polpa dentária. Junto com arqueólogos, Bramanti está coletando amostras de DNA dos dentes de 2.700 vítimas da peste na Europa e na Ásia. Ela também verificará os dentes das vítimas norueguesas.

Ela perfura alguns milímetros nos dentes e extrai todo o conteúdo de DNA da polpa dentária. “Os restos de DNA costumam ser fragmentados e destruídos. Isso torna a reconstrução do material genético uma tarefa árdua. ”

O Departamento de Biociências da UiO está inaugurando um laboratório de DNA completamente novo que tornará mais fácil a análise de restos de DNA em detritos. O laboratório será o maior do gênero na Europa. “Aqui será possível analisar até pequenas quantidades de DNA antigo.”

Contanto que a qualidade do material genético seja boa, ela o comparará com o genoma de referência da bactéria da peste. “Nosso objetivo é examinar a evolução e a ecologia da bactéria da peste”, diz Barbara Bramanti.

Examinando roedores

Não está claro como a Peste Negra se espalhou. Ratos pretos e ratos marrons espalharam o contágio durante o terceiro surto de peste. Embora ainda não haja provas de que os gerbils sejam portadores, eles parecem lidar com o contágio surpreendentemente bem.

“Existem grandes diferenças individuais, mas muitos indivíduos podem lidar com uma quantidade absurda de bactérias da peste”, disse o pesquisador Pernille Nilsson do CEES. Ela estudou o quanto os gerbils podem tolerar.

O teste foi realizado em um laboratório de peste na China, não muito longe de Yumen, que teve um caso de peste neste verão. Os pesquisadores injetaram tantas bactérias da peste nos roedores que quase metade deles morreu. Isso possibilitou que comparassem o genoma dos indivíduos que sobreviveram com o genoma dos mortos.

Em outras palavras, Nilsson está procurando a explicação genética de por que o sistema imunológico dos gerbils é tão forte contra a bactéria da peste. “Às vezes, uma única bactéria mata um rato. Ratos comuns podem tolerar injeção de 10.000 bactérias. Os gerbilos podem tolerar 100 bilhões de bactérias. Isso é dez milhões de vezes mais bactérias ”, diz Pernille Nilsson.

Para obter a melhor análise possível de DNA de cada gerbil, ela também deve compará-lo com o genoma totalmente sequenciado da espécie de gerbil. Um trabalho enorme está envolvido no sequenciamento completo do genoma. Demorou dez anos para sequenciar o genoma humano. Quando o grupo de pesquisa de Jakobsen identificou o genoma do bacalhau, o sequenciamento de DNA levou apenas alguns meses, com alguns anos de cálculos de DNA intensivos em computação por trás deles.

Graças às máquinas de laboratório e programas de computador muito mais rápidos do presente, Nilsson espera sequenciar totalmente o genoma do gerbil muito mais rápido. Por enquanto, ela terá que lidar com o genoma parcialmente sequenciado.

A China já extraiu e liofilizou DNA de fígados e baços de três gerbils diferentes. Os pesquisadores da UiO então verificaram a qualidade do DNA antes de decidir de qual indivíduo coletar o genoma de referência.

O genoma de um gerbil consiste em 2,4 bilhões de pares de bases. Quando o genoma é sequenciado, apenas cem pares de bases podem ser lidos de cada vez. Para determinar a localização dos pequenos nucleotídeos no genoma, eles devem ser processados ​​várias vezes e grandes análises computacionais devem ser executadas para sequenciá-los corretamente. E toda vez que eles comparam o genoma de um único gerbil com o genoma do gerbil totalmente sequenciado, eles precisam de uma semana de acesso ao supercomputador da universidade.

“Precisamos encontrar as regiões do genoma onde há variação natural entre os indivíduos e as regiões do genoma que apresentam diferenças específicas entre os gerbos que sobrevivem e os que morrem. Ainda não identificamos essas regiões no genoma ”, diz Nilsson.

Os pesquisadores acreditam que a proteção contra a peste está relacionada a um sistema imunológico congênito e que este é hereditário. “Ainda não sabemos bem o que é. Estamos em uma ‘expedição de pesca genômica’ e não sabemos bem o que iremos encontrar. Ainda temos algumas idéias sobre quais partes do sistema imunológico podem estar envolvidas. ”

Há alguns anos, o CEES descobriu que o bacalhau tem um sistema imunológico completamente diferente de todos os outros animais. “Também podemos fazer algumas descobertas surpreendentes sobre o sistema imunológico dos gerbils”, diz Nilsson.

Link do clima

O pesquisador holandês Boris Schmid, do CEES, está estudando a relação entre variações climáticas, população de roedores e surtos de peste. Ele combina séries de tempo históricas com dados de pragas de humanos e a relação entre mudanças climáticas e roedores atingidos por pragas.

A China também executou sequências de DNA da bactéria da peste por 20-30 anos. Isso torna possível ver como a bactéria da peste se desenvolveu em termos evolutivos durante esse período.

“Esses dados nos darão uma ideia de como a peste e o clima estão ligados e são importantes para podermos prever o próximo surto de peste”, diz Boris Schmid.


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