Токсин збудника правця із 6000-річної мумії паралізував мишей

Науковці з Канади з колегами дослідили геноми збудників правця (C. tetani), добуті з решток людей, віком від 700 до шести тисяч років. Так вони виявили два потенційно нові види бактерій, що споріднені зі збудником правця. Окрім цього, в дослідах на мишах з'ясувалося, що C. tetani, який знайшли в 6000-річній чилійській мумії, виробляв такий же потужний нейротоксин, що і сучасні його варіанти. Дослідження опубліковане у вигляді препринта на сервісі bioRxiv.

Чому зосередилися на правці?

Правець — це захворювання, що виникає після інфікування ран бактерією Clostridium tetani. Коли її спори потрапляють із землі до рани, вони проростають і поширюються бідними на кисень тканинами. Там вони починають виробляти потужний нейротоксин тетанотоксин, який паралізує інфікованого. Якщо хвороба дійде до паралічу м'язів, залучених до дихання, то може призвести до смерті.

Людство вже давно стикається з правцем, зважаючи на легкість інфікування ним. Згадки про нього відомі з часів давньої Греції за описами Гіпократа (приблизно 380 рік до нашої ери) та зі Стародавнього Єгипту (близько 1600 рік до нашої ери). Але вперше збудника ізолювали лише 1889 року, і той штам до сьогодні використовують як еталонний. Вчені з Університету Ватерлоо з колегами зі США, Канади, Данії та Японії скористалися можливостями сучасних технологій і вирішили дослідити геноми C. tetani з археологічних зразків, порівнюючи їх із сучасними.

Звідки брали зразки древніх бактерій?

Науковці проаналізували архіви даних про секвеновану ДНК, зокрема добуту з 38 археологічних зразків з п'яти континентів світу. Це були рештки людей, як-то зуби чи мумії, вік яких охоплював період із VII–XI століття нашої ери й аж до 3889 року до нашої ери.

24 послідовності C. tetani із 76 виявлених мали подібність до еталонного штаму на 96,4-99,7 відсотка. Тобто це були представниками однакового виду, хоча й різних клад, часом з унікальними послідовностями, зокрема й гену тетанотоксину. Однак дев'ять генетичних варіантів вирізнялися настільки, що можуть бути представниками двох раніше невідомих видів, які поки що вчені прозвали Clostridium sp. X та Clostridium sp. Y.

Чи так само небезпечними були бактерії правця у минулому?

Вчені окремо провели порівняння бактеріального гена tent, який кодує білок тетанотоксин. У геномі з найстарішого зразка, південноамериканської мумії культури Чинчорро з 3889 року до нашої ери, виявилося найбільше відмінностей у послідовності гена, у порівнянні з сучасними збудниками. Щоб перевірити, чи він теж кодував активний нейротоксин, науковці ввели ген у кишкову паличку й змусили її експресувати відповідний білок.

Білок стародавнього мікроба активно взаємодіяв із відповідним субстратом у нейронах пацюків у пробірці, а також знешкоджувався антитоксином до сучасного нейротоксину. Коли вчені ввели токсин живим мишам, це так само, як із білком сучасного збудника правця, призвело до типового паралічу. Тобто, ефект стародавнього Clostridium tetani був таким же, як і в сучасного, всупереч відмінностям у послідовності гена.