كيف تطور الطاعون ليبقى معنا لمئات السنين

اكتشاف طفرة جينية في بكتيريا الطاعون

كانت واحدة من أكثر الفترات كآبة في أوروبا في العصور الوسطى هي جائحة الطاعون المعروفة باسم الموت الأسود، والتي أودت بحياة ما لا يقل عن 25 مليون شخص في خمس سنوات فقط. لكن المرض لم يتوقف عند هذا الحد. فقد تكيّف الطاعون لإبقاء مضيفيه على قيد الحياة لفترة أطول، حتى يتمكن من الانتشار أبعد من ذلك ويستمر في إصابة الناس لقرون، ويقول الباحثون الآن إنهم اكتشفوا كيف.

تاريخ الطاعون وتأثيره على البشرية

يحدث المرض بسبب بكتيريا اليرسينية الطاعونية، التي كانت تنتشر بين البشر منذ ما لا يقل عن 5000 سنة. وقد تسبب هذا العامل الممرض في انتشار ثلاثة أوبئة طاعون كبرى منذ القرن الأول الميلادي، وعلى الرغم من أن أكثر سنواته فتكاً تبدو أنها أصبحت وراءنا، إلا أن الطاعون لم يختفِ. لا تزال حالات الإصابة تحدث بضع مرات في السنة في آسيا وأمريكا الجنوبية والولايات المتحدة وأكثر شيوعًا في أجزاء من أفريقيا، وفقًا لـ كليفلاند كلينيك، ويمكن علاجها بالمضادات الحيوية.

لا يزال العلماء يبحثون عن إجابات حول كيفية تطور وانتشار الطاعون Y. pestis، لكن التحليل الأخير لعينات قديمة وحديثة من الطاعون كشف كيف تمكن الطاعون من الاستمرار بين البشر لمئات السنين بعد انحسار موجات الوباء. بعد فترة أولية من معدلات العدوى المرتفعة والوفيات السريعة_ قتل الأشخاص المصابين في غضون ثلاثة أيام_ أنتجت التغييرات التي طرأت على جين واحد فقط في البكتيريا سلالات جديدة أقل فتكًا وأكثر قابلية للانتقال، وفقًا لبحث نُشر يوم الخميس في مجلة ساينس.

أفاد مؤلفو الدراسة أن تلك السلالات الضعيفة انقرضت في نهاية المطاف؛ أما السلالة السائدة من بكتيريا Y. pestis الحالية فهي السلالة الأكثر فتكًا. ومع ذلك، يمكن أن توفر هذه النتائج حول الحالات التاريخية لتكيف الطاعون أدلة مهمة لمساعدة العلماء والأطباء على إدارة تفشي الطاعون الحديث.

حالات تفشي الطاعون عبر التاريخ

أكثر أشكال الطاعون شيوعًا هو الطاعون الدبلي، الذي يسبب تورمًا مؤلمًا في الغدد اللمفاوية وينتشر بين الناس من خلال لدغات البراغيث التي تتنقل بين الفئران المصابة. وقد اشتهر تفشي الطاعون الدبلي في الفترة من 1347 إلى 1352 في أوروبا حيث قتل حوالي 30% إلى 50% من سكان القارة. لكن أقدم تفشٍ معروف للطاعون الدبلي طاعون جستنيان انتشر في حوض البحر الأبيض المتوسط واستمر من عام 541 إلى 544 ميلادي. كما ظهر تفشٍ آخر للطاعون في الصين في خمسينيات القرن التاسع عشر وأدى إلى تفشي وباء كبير في عام 1850m. وينظر العلماء إلى حالات الطاعون الحديثة على أنها جزء من هذا الوباء الثالث.

جمع وتحليل عينات بكتيريا Y. pestis

بالنسبة للدراسة الجديدة، جمع العلماء عينات قديمة من بكتيريا Y. pestis من بقايا بشرية يعود تاريخها إلى حوالي 100 عام بعد ظهور وباء الطاعون الأول والثاني، حيث أخذوا عينات من بقايا من الدنمارك وأوروبا وروسيا. وبعد إعادة بناء جينومات سلالات الطاعون هذه، قارنوها مع سلالات قديمة أقدم تعود إلى بداية جائحة الطاعون.

كما فحص الباحثون أكثر من 2700 جينوم من عينات الطاعون الحديثة من آسيا وأفريقيا وأمريكا الشمالية والجنوبية. إحدى الباحثات المشاركات في الدراسة، جينيفر كلونك، هي عالمة منتجات في شركة داسيل أربور للعلوم الحيوية، وهي شركة تكنولوجيا حيوية في ميشيغان قدمت جزيئات تم إنشاؤها صناعياً للتجارب، ولكن لم يكن هناك أي مكاسب مالية مرتبطة بالبحث.

وجد الباحثون أن جينوماتهم التي أعيد بناؤها حديثاً بعد مرور 100 عام على أول وباءين للطاعون كانت تحتوي على نسخ أقل من جين يسمى pla، والذي تم الاعتراف به منذ عقود كأحد العوامل التي جعلت الطاعون مميتاً للغاية، وفقاً للمؤلف الرئيسي المشارك في الدراسة رافنيت سيدو، وهو طالب دكتوراه في مركز ماكماستر للحمض النووي القديم في جامعة ماكماستر في أونتاريو بكندا.

{{MEDIA}}

دور جين pla في فتك الطاعون

قال سيدو إنزيم بلا يشفر إنزيمًا يتفاعل مع بروتينات المضيف، "وإحدى الوظائف التي يقوم بها هي تكسير جلطات الدم". تساعد هذه القدرة على انتشار الطاعون في الغدد اللمفاوية للمضيف، حيث يتكاثر قبل أن يهاجم بقية الجسم.

وأضاف سيدو: "ليست كل وظيفة لهذا الجين معروفة بالكامل". ومع ذلك، ربطت الدراسات السابقة التي أجراها باحثون آخرون بين "بلا" وشدة المرض الناجم عن كل من الطاعون الدبلي والطاعون الرئوي وهو شكل من أشكال المرض المحمول جواً والذي يصيب الرئتين، على حد قوله.

وفي حين أظهرت السلالات التي أعيد بناؤها نسخاً أقل من جين البلا (pla)، إلا أن العلماء ما زالوا غير متأكدين مما إذا كان ذلك سيؤثر بشكل مباشر على مدى فتك المرض. لذلك اختبروا سلالات من الطاعون الدبلي منخفضة البلا على الفئران، ووجدوا أن معدلات البقاء على قيد الحياة لهذا النوع من الطاعون كانت أعلى بنسبة 10 إلى 20 في المائة في تلك التجارب مقارنة بالفئران المصابة بالطاعون الطاعوني التي لديها كمية طبيعية من جين البلا. كما استغرقت السلالة الدُبلية المعاد بناؤها وقتاً أطول بحوالي يومين لقتل مضيفيها.

نتائج التجارب على الفئران

قالت الدكتورة ديبورا أندرسون، أستاذة علم الأمراض البيطرية في كلية الطب البيطري بجامعة ميسوري: "تقدم الورقة البحثية حجة قوية على أن استنزاف، وليس الفقدان الكامل، لـ Pla (الإنزيم الذي ينتجه جين pla) هو جزء من تطور مسببات الطاعون وقد يساعد في تفسير تراجع الطاعون في الجائحة الثانية المعروفة باسم الموت الأسود". وقالت في رسالة بالبريد الإلكتروني إن أندرسون، التي لم تشارك في البحث الجديد، تحقق في ضراوة الطاعون، ويمكن لهذه النتائج أن تلقي الضوء على أنماط انتقال العدوى في الحالات الحديثة.

قالت أندرسون: "يدرس مختبرنا دورة البراغيث والقوارض ولدينا متعاونون يجرون أبحاثاً ميدانية في المناطق التي تشهد تفشي الطاعون سنوياً أو عرضياً في البرية."

وأضافت: "هناك ما يقرب من 300 نوع من القوارض التي يمكن أن تنقل طاعون يرسينيا، واليوم، تعتبر القوارض المختبئة مثل كلاب البراري أو السناجب البرية من الحيوانات الرئيسية التي تشهد تفشي المرض". "بعد قراءة هذه الورقة البحثية، سنولي اهتمامًا أكبر لـ Pla في المستقبل لمعرفة ما إذا كان هناك دور مستمر لتعبيرها في دفع تفشي الطاعون المتفجر في مجموعات الحيوانات."

نموذج الاحتراق الوبائي للطاعون

اقترحت النماذج الرياضية كيف يمكن أن يكون هذا الأمر قد حدث في التجمعات البشرية منذ قرون، مما أدى إلى "الاحتراق الوبائي" بعد حوالي 100 عام من تفشي الطاعون الدبلي.

في المراحل الأولى من الوباء، كانت العدوى سريعة، وكانت الوفيات سريعة لكل من الفئران والبشر. وبمرور الوقت، ومع تناقص أعداد الفئران الكثيفة، فضلت الضغوط الانتقائية ظهور سلالة أقل فتكاً من الطاعون الطاعوني مع وجود نسخ أقل من جين البلا. كان لدى الفئران المضيفة المصابة بهذه السلالة الجديدة وقتاً أطول قليلاً لحمل المرض، مما قد يمكّنها من إصابة المزيد من الفئران والمزيد من البشر.

وقالت أندرسون: "يقترحون نموذجًا يمكن متابعته بسهولة في المختبر قد يساعد في تفسير انتشار الطاعون اليوم في البرية".

تأثير السلالات الأضعف على انتشار الطاعون

وقد تلاشت هذه السلالات الأضعف من المرض في نهاية المطاف وانقرضت. في العينات الحديثة، وجد الباحثون ثلاثة أمثلة فقط من السلالات ذات جينات "بلا" المخفضة، من فيتنام: واحدة من شخص بشري واثنتان من الفئران السوداء (Rattus rattus).

وقال سيدو: "لقد تمكنا من إجراء هذه الدراسة الرائعة حقاً متعددة التخصصات بين البيانات الحديثة والقديمة والمزاوجة بين هذه الأشياء التي كانت تحدث طوال التاريخ التطوري الطويل (للطاعون)." "قد يكون من المثير للاهتمام أن نرى كيف سيستمر الباحثون في المستقبل في محاولة سد هذه الفجوة بين الجائحة الثالثة الحديثة وتلك الأوبئة القديمة الأولى والثانية، لرؤية أوجه التشابه الأخرى. لأنه لا يوجد الكثير من مسببات الأمراض القديمة التي لدينا الكثير من البيانات حولها، كما هو الحال بالنسبة لمرض اليرسينية الطاعونية."

أهمية الدراسة في فهم الأوبئة الحديثة

وأضاف أن إحدى السمات غير الاعتيادية لأوبئة الطاعون هي استمرارها، وفهم كيفية تغيير طاعون يرسينيا الطاعون لأنماط العدوى وبقائها على قيد الحياة بمرور الوقت يمكن أن يلقي الضوء على الأنماط التكيفية للأوبئة الحديثة مثل كوفيد-19.

وقال: "حتى لو لم نكن نشهده بالقدر الذي كنا نشهده في عام 2020 أو 2021، فإن العامل الممرض لا يزال في الخلفية لا يزال يتطور ويستمر".