Μπορεί ένας ιός να επιβιώσει για 500 χρόνια; Η περίπτωση της ευλογιάς

  Τμήματα αρχαίου DNA του ιού της ευλογιάς εντόπισαν ερευνητές σε φυσικά μουμιοποιημένα λείψανα δύο αυτοχθόνων ανθρώπων, οι οποίοι είχαν τα...

 

Τμήματα αρχαίου DNA του ιού της ευλογιάς εντόπισαν ερευνητές σε φυσικά μουμιοποιημένα λείψανα δύο αυτοχθόνων ανθρώπων, οι οποίοι είχαν ταφεί πριν από περίπου 500 χρόνια στη βόρεια Χιλή, όπως μεταδίδει το Reuters.

Η ανακάλυψη αποτελεί την πρώτη ανάκτηση αρχαίων γονιδιωμάτων ευλογιάς από την αμερικανική ήπειρο και προσφέρει άμεσες μοριακές ενδείξεις για την εξάπλωση της νόσου στη Νότια Αμερική μετά την άφιξη των Ευρωπαίων.

Οι επιστήμονες διευκρινίζουν, ωστόσο, ότι στα λείψανα δεν βρέθηκαν ακέραια σωματίδια του ιού. Το υλικό αποτελείται αποκλειστικά από μικρά και φθαρμένα τμήματα γενετικού υλικού, τα οποία δεν μπορούν να προκαλέσουν λοίμωξη ούτε να επαναφέρουν από μόνα τους την ευλογιά.
Μία από τις φονικότερες ασθένειες της Ιστορίας

Η ευλογιά προκαλείται από τον ιό Variola και υπήρξε για αιώνες μία από τις πιο καταστροφικές μολυσματικές ασθένειες. Η σοβαρότερη μορφή της, γνωστή ως Variola major, προκαλούσε τον θάνατο περίπου του 30% των ανθρώπων που μολύνονταν, αν και η θνητότητα διέφερε ανάλογα με την επιδημία και τον πληθυσμό.

Η πρώτη καταγεγραμμένη επιδημία ευλογιάς στην αμερικανική ήπειρο σημειώθηκε το 1518 στην Ισπανιόλα. Κατά τη διάρκεια του 16ου αιώνα, οι διαδοχικές επιδημίες συνέβαλαν δραματικά στην απώλεια ανθρώπινων ζωών μεταξύ των αυτόχθονων πληθυσμών, σε συνδυασμό με τη βία και τις κοινωνικές ανατροπές που προκάλεσε η ευρωπαϊκή αποικιοκρατία.

Το 1967, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας ξεκίνησε ένα εντατικό πρόγραμμα εξάλειψης της νόσου, βασισμένο στον εμβολιασμό, την επιδημιολογική επιτήρηση και τον περιορισμό των κρουσμάτων. Το τελευταίο γνωστό περιστατικό φυσικής μετάδοσης καταγράφηκε στη Σομαλία το 1977, ενώ το 1980 η ευλογιά ανακηρύχθηκε επίσημα εξαλειφθείσα.

Σήμερα, ζωντανά δείγματα του ιού διατηρούνται επισήμως μόνο σε δύο εργαστήρια υψηλής ασφαλείας, τα οποία έχουν οριστεί από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας για εγκεκριμένη έρευνα.

Τι έδειξαν τα λείψανα στη Χιλή

Τα δύο φυσικά μουμιοποιημένα λείψανα χρονολογούνται μεταξύ του 1492 και του 1631, καλύπτοντας τη μεταβατική περίοδο από την κυριαρχία των Ίνκας στην ισπανική αποικιοκρατία.

Οι ιστορικές πηγές είχαν ήδη καταγράψει ότι η ευλογιά έφτασε στην αμερικανική ήπειρο μετά την επαφή με τους Ευρωπαίους. Η νέα μελέτη προσθέτει γενετικές αποδείξεις, καθώς έδειξε ότι οι ιοί που εντοπίστηκαν στη Χιλή συνδέονταν εξελικτικά με στελέχη που είχαν προηγουμένως κυκλοφορήσει στην Ευρώπη.

Τα αποτελέσματα δεν μπορούν, πάντως, να αποκαλύψουν ποιος μετέφερε τον ιό ούτε με ποιον ακριβώς τρόπο έφτασε στη συγκεκριμένη κοινότητα.

Στα λείψανα εντοπίστηκαν επίσης μικρές αλλοιώσεις στο δέρμα. Παλαιότερη έρευνα είχε συνδέσει τα σημάδια αυτά με χρόνια έκθεση σε αρσενικό, καθώς στους ιστούς είχαν καταγραφεί αυξημένες συγκεντρώσεις του στοιχείου.

Το DNA του Variola επιβεβαιώνει ότι και τα δύο άτομα είχαν μολυνθεί από ευλογιά, καθιστώντας τη νόσο μία ακόμη πιθανή εξήγηση για τις δερματικές αλλοιώσεις. Δεν αποδεικνύει, όμως, ότι τα συγκεκριμένα σημάδια προκλήθηκαν από την ευλογιά ούτε ότι η ασθένεια αποτέλεσε την αιτία θανάτου τους.

Η έκθεση σε αρσενικό παραμένει επίσης πιθανή, καθώς τα ποτάμια της περιοχής περιείχαν φυσικές συγκεντρώσεις του στοιχείου, οι οποίες μπορούσαν να περάσουν στο νερό και στα τρόφιμα.

Μπορεί να επιστρέψει η αρχαία ευλογιά;

Η απάντηση, με βάση τα συγκεκριμένα ευρήματα, είναι όχι. Οι ερευνητές ανέκτησαν μόνο κατεστραμμένα τμήματα ιικού DNA και όχι ακέραια σωματίδια του ιού.

Καθώς περνούν οι αιώνες, το αρχαίο DNA διασπάται σε μικρά κομμάτια και υφίσταται χημικές αλλοιώσεις. Οι επιστήμονες μπορούν να διαβάσουν όσα τμήματα έχουν διατηρηθεί και, με τη βοήθεια υπολογιστικών μεθόδων, να προσδιορίσουν πώς πιθανότατα συνδέονταν μεταξύ τους.

Επομένως, όταν οι ερευνητές αναφέρουν ότι ανακατασκεύασαν δύο γονιδιώματα, εννοούν ότι συνέθεσαν ψηφιακά τις γενετικές αλληλουχίες. Δεν δημιούργησαν φυσικούς ή λειτουργικούς ιούς.

Ένα μολυσματικό σωματίδιο ιού της οικογένειας των poxvirus χρειάζεται ένα ακέραιο γονιδίωμα, καθώς και συγκεκριμένες πρωτεΐνες και ένζυμα, για να αρχίσει να αναπαράγεται μέσα σε ένα κύτταρο. Τα αρχαία γενετικά θραύσματα δεν διαθέτουν αυτόν τον μηχανισμό και δεν μπορούν να προκαλέσουν αυθόρμητα ευλογιά.

Η διαφορετική περίπτωση της εργαστηριακής σύνθεσης

Ένα ξεχωριστό επιστημονικό και βιοηθικό ζήτημα αφορά τη σκόπιμη κατασκευή ιών σε εργαστηριακό περιβάλλον.

Το 2018, ερευνητές δημιούργησαν έναν συγγενικό ιό, τον horsepox, χρησιμοποιώντας ειδικά κατασκευασμένα συνθετικά τμήματα DNA και εξαιρετικά εξειδικευμένες εργαστηριακές τεχνικές. Το επίτευγμα προκάλεσε έντονη συζήτηση για τους κινδύνους της συνθετικής βιολογίας και την ανάγκη αυστηρής εποπτείας της έρευνας.

Η μελέτη στη Χιλή, όμως, είναι εντελώς διαφορετική. Οι επιστήμονες αλληλούχησαν φυσικά αποδομημένο DNA και ανασύνθεσαν τις γενετικές πληροφορίες σε υπολογιστή. Η διαδικασία αυτή δεν δημιούργησε ζωντανό ιό ούτε προσφέρει από μόνη της έναν ρεαλιστικό δρόμο επιστροφής της ευλογιάς.

Μία εξαφανισμένη εξελικτική γραμμή

Καθώς οι ιοί αναπαράγονται, συγκεντρώνουν σταδιακά γενετικές αλλαγές. Συγκρίνοντας αυτές τις μεταβολές, οι επιστήμονες μπορούν να τοποθετήσουν διαφορετικά δείγματα σε ένα εξελικτικό «οικογενειακό δέντρο».

Οι δύο ιοί που εντοπίστηκαν στη Χιλή ανήκαν σε μία εξαφανισμένη εξελικτική γραμμή, η οποία φαίνεται ότι διαχωρίστηκε από άλλες γνωστές γραμμές του Variola περίπου το 1296.

Η συγκεκριμένη χρονολογία αποτελεί εκτίμηση για τον εξελικτικό διαχωρισμό των στελεχών και όχι για την άφιξη της ευλογιάς στη Χιλή.

Στο εξελικτικό δέντρο, τα γονιδιώματα από τη Χιλή τοποθετούνται μετά τα πρώιμα μεσαιωνικά ευρωπαϊκά στελέχη και πριν από εκείνα που κυκλοφόρησαν κατά τους επόμενους αιώνες. Η σχέση τους με παλαιότερους ευρωπαϊκούς ιούς, σε συνδυασμό με τη χρονολόγηση των λειψάνων μετά το 1492, ενισχύει το συμπέρασμα ότι η ευλογιά έφτασε στην Αμερική στο πλαίσιο της αποικιοκρατίας.
Πώς ο ιός εξειδικεύτηκε στον άνθρωπο

Όπως αναφέρει σε άρθρο του το science.org, τα αρχαία γονιδιώματα δίνουν επίσης πληροφορίες για τον τρόπο με τον οποίο ο Variola εξελίχθηκε σε έναν ιό που προσβάλλει αποκλειστικά τον άνθρωπο.

Πολλοί συγγενικοί ιοί μπορούν να μολύνουν διαφορετικά είδη ζώων και διαθέτουν βοηθητικά γονίδια, τα οποία τους επιτρέπουν να αναπαράγονται σε διαφορετικούς ξενιστές και να αντιμετωπίζουν τις ανοσολογικές τους άμυνες.

Κατά την εξέλιξη του Variola, ορισμένα από αυτά τα γονίδια έπαψαν να είναι απαραίτητα για τη μετάδοση μεταξύ ανθρώπων. Κάποια παρέμειναν ως αναγνωρίσιμα αλλά μη λειτουργικά αντίγραφα, τα λεγόμενα ψευδογονίδια, ενώ άλλα εξαφανίστηκαν εντελώς.

Η σταδιακή αυτή απώλεια λειτουργικών γονιδίων ονομάζεται «αναγωγική εξέλιξη». Συγκρίνοντας ποια γονίδια είναι ενεργά, απενεργοποιημένα ή απόντα στα αρχαία και στα νεότερα γονιδιώματα, οι ερευνητές μπορούν να εξετάσουν πώς ο ιός εξειδικεύτηκε στον άνθρωπο.

Η απώλεια γονιδίων, πάντως, δεν αρκεί για να εξηγήσει γιατί η ευλογιά ήταν τόσο θανατηφόρα. Η σοβαρότητα της νόσου εξαρτάται από πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των γονιδίων του ιού και του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος.

Οι αλλαγές στον ρυθμό εξέλιξης

Η έρευνα υποδεικνύει ακόμη ότι ο ιός δεν εξελισσόταν πάντοτε με την ίδια ταχύτητα. Η απενεργοποίηση γονιδίων φαίνεται ότι συνεχίστηκε με σχετικά σταθερό ρυθμό μέχρι τα τέλη του 16ου αιώνα. Ακολούθησε μία περίοδος κατά την οποία οι γενετικές μεταβολές συσσωρεύονταν πιο αργά, προτού ο ρυθμός αυξηθεί ξανά.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι κατά τις τεράστιες επιδημίες της αποικιακής περιόδου ο ιός ήταν ήδη κατάλληλα προσαρμοσμένος ώστε να εξαπλώνεται σε πληθυσμούς με ελάχιστη ή καθόλου επίκτητη ανοσία. Ως αποτέλεσμα, λίγες νέες παραλλαγές ενδέχεται να αποκτούσαν εξελικτικό πλεονέκτημα.

Η εισαγωγή του εμβολιασμού το 1796 άλλαξε αργότερα το ανοσολογικό περιβάλλον και ενδέχεται να επηρέασε το ποιες μεταλλάξεις διατηρούνταν. Η χρονική συσχέτιση είναι αξιοσημείωτη, αλλά τα διαθέσιμα γονιδιώματα δεν μπορούν να αποδείξουν ότι ο εμβολιασμός προκάλεσε τις μεταβολές στον ρυθμό εξέλιξης.

Σε κάθε περίπτωση, οι γενετικές αλληλουχίες από τη Χιλή καλύπτουν ένα σημαντικό κενό ανάμεσα στα στελέχη της μεσαιωνικής Ευρώπης και σε εκείνα των νεότερων αιώνων, βοηθώντας τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τόσο την άφιξη της ευλογιάς στην Αμερική όσο και την εξέλιξή της κατά την εξάπλωσή της.