Προέλευση και εξάπλωση της ελονοσίας

Σύγχρονοι έμποροι και ταξιδιώτες στην περιοχή Upper Mustang του Νεπάλ.  Από Christina Warinner.

Οι επιστήμονες ανακατασκευάζουν αρχαία γονιδιώματα των δύο πιο θανατηφόρων παρασίτων της ελονοσίας, του Plasmodium vivax και του Plasmodium falciparum.

Οι ερευνητές έχουν ανακατασκευάσει την εξελικτική ιστορία και την παγκόσμια εξάπλωση της ελονοσίας τα τελευταία 5.500 χρόνια, εντοπίζοντας το εμπόριο, τον πόλεμο και την αποικιοκρατία ως σημαντικούς καταλύτες για τη διασπορά της.

Η ελονοσία, μια από τις πιο θανατηφόρες μολυσματικές ασθένειες στον κόσμο, προκαλείται από πολλά είδη μονοκύτταρων παρασίτων που μεταδίδονται μέσω του τσιμπήματος των μολυσμένων κουνουπιών Anopheles . Παρά τις μεγάλες προσπάθειες ελέγχου και εκρίζωσης, σχεδόν ο μισός παγκόσμιος πληθυσμός εξακολουθεί να ζει σε περιοχές όπου κινδυνεύει να προσβληθεί από ελονοσία και ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας εκτιμά ότι η ελονοσία προκαλεί σχεδόν 250 εκατομμύρια μολύνσεις και περισσότερους από 600.000 θανάτους κάθε χρόνο.

Πέρα από αυτόν τον τεράστιο σύγχρονο αντίκτυπο, η ελονοσία έχει διαμορφώσει έντονα την ανθρώπινη εξελικτική ιστορία μας. «Παρόλο που σήμερα είναι σε μεγάλο βαθμό τροπική ασθένεια, μόλις πριν από έναν αιώνα το εύρος του παθογόνου κάλυπτε τη μισή επιφάνεια της γης, συμπεριλαμβανομένων τμημάτων των βόρειων ΗΠΑ, του νότιου Καναδά, της Σκανδιναβίας και της Σιβηρίας», λέει η επικεφαλής συγγραφέας Megan Michel, διδακτορική ερευνήτρια στο Max Planck-Harvard Research Center για μια ερευνητική συνεργασία μεταξύ του Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology (MPI-EVA) και της Initiative for the Science of the Human Past στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. 

«Η κληρονομιά της ελονοσίας είναι γραμμένη στο ίδιο το γονιδίωμά μας: γενετικές παραλλαγές που είναι υπεύθυνες για καταστροφικές αιματολογικές διαταραχές όπως η δρεπανοκυτταρική αναιμία πιστεύεται ότι επιμένουν στους ανθρώπινους πληθυσμούς επειδή προσδίδουν μερική αντίσταση στη μόλυνση από ελονοσία».

Παρά αυτόν τον εξελικτικό αντίκτυπο, η προέλευση και η εξάπλωση των δύο πιο θανατηφόρων ειδών παρασίτων της ελονοσίας, του Plasmodium falciparum και του Plasmodium vivax , παραμένουν τυλιγμένες στο μυστήριο. 

Οι λοιμώξεις από ελονοσία δεν αφήνουν ξεκάθαρα ορατά ίχνη σε ανθρώπινα σκελετικά υπολείμματα και οι ελάχιστες αναφορές σε ιστορικά κείμενα μπορεί να είναι δύσκολο να αποκρυπτογραφηθούν. Ωστόσο, οι πρόσφατες πρόοδοι στον τομέα του αρχαίου DNA έχουν αποκαλύψει ότι τα ανθρώπινα δόντια μπορούν να διατηρήσουν ίχνη παθογόνων που υπάρχουν στο αίμα ενός ατόμου τη στιγμή του θανάτου, παρέχοντας την ευκαιρία να μελετηθούν ασθένειες που είναι συνήθως αόρατες στα αρχαιολογικά αρχεία.

Για να εξερευνήσει την αινιγματική ιστορία της ελονοσίας, μια διεθνής ομάδα ερευνητών που εκπροσωπεί 80 ιδρύματα και 21 χώρες ανακατασκεύασε αρχαία δεδομένα σε ολόκληρο το γονιδίωμα του Plasmodium από 36 άτομα μολυσμένα από ελονοσία που καλύπτουν 5.500 χρόνια ανθρώπινης ιστορίας σε πέντε ηπείρους. Αυτά τα αρχαία κρούσματα ελονοσίας παρέχουν μια άνευ προηγουμένου ευκαιρία για την ανοικοδόμηση της παγκόσμιας εξάπλωσης της ελονοσίας και του ιστορικού της αντίκτυπου σε παγκόσμια, περιφερειακή, ακόμη και μεμονωμένη κλίμακα.

Ακολουθώντας τα βιομοριακά ψίχουλα στην Αμερική

Η ελονοσία είναι ενδημική στις τροπικές περιοχές της Αμερικής σήμερα, και οι επιστήμονες έχουν συζητήσει εδώ και καιρό εάν το P. vivax , ένα είδος ελονοσίας προσαρμοσμένο να επιβιώνει σε εύκρατα κλίματα, μπορεί να έφτασε μέσω του Βερίγγειου Πορθμού με τους κατοίκους της ηπείρου ή να ταξίδεψε στον απόηχο του ευρωπαϊκός αποικισμός. 

Για να παρακολουθήσει το ταξίδι των παρασίτων στην Αμερική, η ομάδα ανέλυσε αρχαίο DNA από ένα άτομο μολυσμένο από ελονοσία από τη Laguna de los Cóndores, μια τοποθεσία σε μεγάλο υψόμετρο που βρίσκεται στα απομακρυσμένα δάση σύννεφων των ανατολικών Περουβιανών Άνδεων. Η γονιδιωματική ανάλυση αποκάλυψε αξιοσημείωτη ομοιότητα μεταξύ του στελέχους Laguna de los Cóndores P. vivax και του αρχαίου ευρωπαϊκού P. vivax , υποδηλώνοντας έντονα ότι οι Ευρωπαίοι αποικιστές διέδωσαν αυτό το είδος στην Αμερική μέσα στον πρώτο αιώνα περίπου μετά την επαφή.

 «Ενισχύθηκαν από τις επιπτώσεις του πολέμου, της υποδούλωσης και της μετατόπισης του πληθυσμού, μολυσματικές ασθένειες, συμπεριλαμβανομένης της ελονοσίας, κατέστρεψαν τους αυτόχθονες πληθυσμούς της Αμερικής κατά την περίοδο της αποικιοκρατίας, με ποσοστά θνησιμότητας έως και 90%  σε ορισμένα μέρη», λέει η συν-συγγραφέας Έβελιν Γκεβάρα. μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι και στο MPI-EVA.

Είναι αξιοσημείωτο ότι η ομάδα αποκάλυψε επίσης γενετικούς δεσμούς μεταξύ του στελέχους Laguna de los Cóndores και των σύγχρονων πληθυσμών του Περουβιανού P. vivax 400 έως 500 χρόνια αργότερα. «Εκτός από το να δείξουμε ότι η ελονοσία εξαπλώθηκε γρήγορα σε μια σχετικά απομακρυσμένη περιοχή σήμερα, τα δεδομένα μας υποδηλώνουν ότι το παθογόνο ευδοκιμούσε εκεί, δημιουργώντας μια ενδημική εστία και δημιουργώντας παράσιτα που εξακολουθούν να μολύνουν τους ανθρώπους στο Περού σήμερα», λέει ο συν-συγγραφέας. Ειρήνη Σκουρτανιώτη, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο MPI-EVA και στο MHAAM.

Η ελονοσία στην Ευρώπη

Ενώ ο ρόλος της αποικιοκρατίας στην εξάπλωση της ελονοσίας είναι εμφανής στην Αμερική, η ομάδα αποκάλυψε στρατιωτικές δραστηριότητες που διαμόρφωσαν την περιφερειακή εξάπλωση της ελονοσίας στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού.

 Το νεκροταφείο στον γοτθικό καθεδρικό ναό του St. Rombout's στο Mechelen του Βελγίου βρισκόταν δίπλα στο πρώτο μόνιμο στρατιωτικό νοσοκομείο (1567-1715 CE) στην πρώιμη σύγχρονη Ευρώπη. Το αρχαίο ανθρώπινο και παθογόνο DNA εντόπισε τοπικά κρούσματα P. vivax στον γενικό πληθυσμό που θάφτηκαν πριν από την κατασκευή του στρατιωτικού νοσοκομείου, ενώ άτομα που θάφτηκαν μετά την κατασκευή του περιλάμβαναν περιπτώσεις της πιο λοιμογόνου ελονοσίας P. falciparum . 

«Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι παρατηρούμε περισσότερες περιπτώσεις ελονοσίας σε μη ντόπιους άνδρες από την περίοδο του στρατιωτικού νοσοκομείου», εξηγεί η συν-συγγραφέας Federica Pierini, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο MPI-EVA. «Εντοπίσαμε επίσης πολλά άτομα μολυσμένα με το P. falciparum , ένα είδος που ευδοκιμούσε σε μεσογειακά κλίματα πριν από την εκρίζωση, αλλά δεν θεωρήθηκε ενδημικό βόρεια των Άλπεων κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου».

Αυτά τα μολυσμένα κρούσματα βρέθηκαν σε μη ντόπιους άντρες διαφορετικής μεσογειακής καταγωγής, οι οποίοι πιθανότατα ήταν στρατιώτες που στρατολογήθηκαν από τη βόρεια Ιταλία, την Ισπανία και άλλες περιοχές της Μεσογείου για να πολεμήσουν στον στρατό των Αψβούργων της Φλάνδρας κατά τη διάρκεια του 80ετούς πολέμου.

 «Διαπιστώνουμε ότι οι μεγάλης κλίμακας μετακινήσεις στρατευμάτων έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην εξάπλωση της ελονοσίας κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, παρόμοια με τις περιπτώσεις της λεγόμενης ελονοσίας αεροδρομίου στην εύκρατη Ευρώπη σήμερα», εξηγεί ο Alexander Herbig, Group Leader of Computational Pathogenomics στο MPI. -ΕΒΑ. "Στον παγκοσμιοποιημένο κόσμο μας, οι μολυσμένοι ταξιδιώτες μεταφέρουν παράσιτα Plasmodium πίσω σε περιοχές όπου η ελονοσία έχει πλέον εξαλειφθεί, και τα κουνούπια που μπορούν να μεταδώσουν αυτά τα παράσιτα μπορούν ακόμη και να οδηγήσουν σε περιπτώσεις συνεχιζόμενης τοπικής μετάδοσης. Αν και το τοπίο της μόλυνσης από ελονοσία στην Ευρώπη είναι ριζικά διαφορετικό σήμερα από ήταν πριν από 500 χρόνια, βλέπουμε παραλληλισμούς στους τρόπους με τους οποίους η ανθρώπινη κινητικότητα διαμορφώνει τον κίνδυνο ελονοσίας».

Εμπόριο Ιμαλαΐων και μια εκπληκτική μόλυνση σε μεγάλο υψόμετρο

Στην άλλη άκρη του κόσμου, η ομάδα εντόπισε απροσδόκητα το παλαιότερο γνωστό κρούσμα ελονοσίας P. falciparum στην υψηλή τοποθεσία των Ιμαλαΐων Chokhopani (περίπου 800 π.Χ.), που βρίσκεται κατά μήκος της κοιλάδας του ποταμού Kali Gandaki στην περιοχή Mustang του Νεπάλ. Στα 2800 μέτρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, η τοποθεσία βρίσκεται πολύ έξω από το εύρος των οικοτόπων τόσο για το παράσιτο της ελονοσίας όσο και για το κουνούπι Anopheles . 

«Η περιοχή γύρω από το Chokhopani είναι ψυχρή και αρκετά ξηρή», δήλωσε η συν-συγγραφέας Christina Warinner, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ανθρωπολογίας στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ και επικεφαλής της ομάδας στο MPI-EVA. «Ούτε το παράσιτο ούτε τα κουνούπια που είναι ικανά να μεταδώσουν ελονοσία μπορούν να επιβιώσουν σε αυτό το υψόμετρο. Για εμάς αυτό εγείρει ένα βασικό ερώτημα: πώς το άτομο Chokhopani απέκτησε τη μόλυνση από ελονοσία που μπορεί να οδήγησε τελικά στον θάνατό του»;

Η ανθρώπινη γενετική ανάλυση αποκάλυψε ότι το μολυσμένο άτομο ήταν ντόπιο αρσενικό με γενετικές προσαρμογές για ζωή σε μεγάλο υψόμετρο. Ωστόσο, αρχαιολογικά στοιχεία στο Chokhopani και σε άλλες κοντινές τοποθεσίες υποδηλώνουν ότι αυτοί οι πληθυσμοί των Ιμαλαΐων ασχολούνταν ενεργά με το εμπόριο μεγάλων αποστάσεων. 

«Θεωρούμε ότι αυτές οι περιοχές σήμερα είναι απομακρυσμένες και απρόσιτες, αλλά στην πραγματικότητα η κοιλάδα του ποταμού Kali Gandaki χρησίμευε ως ένα είδος υπεριμαλαϊκού αυτοκινητόδρομου που συνδέει τους ανθρώπους στο οροπέδιο του Θιβέτ με την Ινδική υποήπειρο», λέει ο συν-συγγραφέας Mark Aldenderfer, διακεκριμένος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Merced, του οποίου οι ανασκαφές στην περιοχή αποκάλυψαν τις εμπορικές του συνδέσεις σε μεγάλες αποστάσεις. 

«Τα χάλκινα αντικείμενα που ανακτήθηκαν από τους ταφικούς θαλάμους του Τσοχοπάνι αποδεικνύουν ότι οι αρχαίοι κάτοικοι της Mustang αποτελούσαν μέρος των μεγαλύτερων δικτύων ανταλλαγής που περιλάμβαναν τη βόρεια Ινδία και δεν χρειάζεται να ταξιδέψετε πολύ μακριά για να φτάσετε στις χαμηλές, κακώς αποστραγγισμένες περιοχές του Νεπάλ και Ινδικό Terai όπου η ελονοσία είναι ενδημική σήμερα». 

Η ομάδα πιστεύει ότι ο άνδρας πιθανότατα ταξίδεψε σε μια ενδημική περιοχή της ελονοσίας σε χαμηλότερο υψόμετρο, πιθανώς για εμπορικούς ή άλλους σκοπούς, προτού επιστρέψει ή μεταφερθεί πίσω στο Chokhopani, όπου αργότερα θάφτηκε. Οι προσωπικές λεπτομέρειες που αποκαλύφθηκαν από το αρχαίο DNA δίνουν ενδείξεις για τους μυριάδες τρόπους με τους οποίους εξαπλώθηκαν στο παρελθόν μολυσματικές ασθένειες όπως η ελονοσία, δημιουργώντας έτσι το σημερινό μας τοπίο ασθενειών.

Παρελθόν και μέλλον μιας δυναμικής ασθένειας

Σήμερα, η ανθρώπινη εμπειρία της ελονοσίας βρίσκεται σε σταυροδρόμι. Χάρη στην πρόοδο στον έλεγχο των κουνουπιών και στις συντονισμένες εκστρατείες δημόσιας υγείας, οι θάνατοι από ελονοσία έφθασαν στο ιστορικό χαμηλό όλων των εποχών τη δεκαετία του 2010. 

Ωστόσο, η εμφάνιση παρασίτων ανθεκτικών στα φάρμακα κατά της ελονοσίας και ανθεκτικών στα εντομοκτόνα φορέων απειλεί να αντιστρέψει την πρόοδο δεκαετιών, ενώ η κλιματική αλλαγή και η περιβαλλοντική καταστροφή καθιστούν νέες περιοχές ευάλωτες στα είδη φορέων ελονοσίας. Η ομάδα ελπίζει ότι το αρχαίο DNA μπορεί να προσφέρει ένα πρόσθετο εργαλείο για την κατανόηση και ακόμη και την καταπολέμηση αυτής της απειλής για τη δημόσια υγεία.

«Για πρώτη φορά, είμαστε σε θέση να εξερευνήσουμε την αρχαία ποικιλία παρασίτων από περιοχές όπως η Ευρώπη, όπου η ελονοσία έχει πλέον εξαλειφθεί», λέει ο ανώτερος συγγραφέας Johannes Krause, Διευθυντής Αρχαιογενετικής στο Ινστιτούτο Εξελικτικής Ανθρωπολογίας Max Planck.

«Βλέπουμε πώς η κινητικότητα και η μετατόπιση του πληθυσμού εξάπλωναν την ελονοσία στο παρελθόν, όπως η σύγχρονη παγκοσμιοποίηση καθιστά ευάλωτες χώρες και περιοχές χωρίς ελονοσία στην επανεισαγωγή σήμερα. Ελπίζουμε ότι η μελέτη αρχαίων ασθενειών όπως η ελονοσία θα προσφέρει ένα νέο παράθυρο στην κατανόηση αυτών των οργανισμών που συνεχίζουν να διαμορφώνουμε τον κόσμο στον οποίο ζούμε σήμερα».

Γεωδίφης με πληροφορίες από το Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ για την Εξελικτική Ανθρωπολογία

https://www.sciencedaily.com/releases/2024/06/240612113252.htm

https://sites.utu.fi/humandiversity/news/origin-and-spread-of-malaria/