Geny - szalupa ratunkowa dla ludzkości. Dzięki nim przetrwaliśmy zarazy

Czytaj dalej
Marek Kęskrawiec

Geny - szalupa ratunkowa dla ludzkości. Dzięki nim przetrwaliśmy zarazy

Marek Kęskrawiec

W połowie XIV wieku przez świat przetoczyła się być może najcięższa zaraza w dziejach - czarna śmierć, wywołana przez bakterię zwaną pałeczką dżumy. Tylko w Europie zabiła ona ok. 50 mln ludzi, co oznacza, że śmierć poniósł co trzeci mieszkaniec kontynentu. Miasta takie jak Florencja, Paryż, Hamburg i Brema straciły ponad połowę ludności. A jednak ta gigantyczna katastrofa miała też pozytywny skutek. Ludzie żyli po niej dłużej, byli zdrowsi, a niektórzy badacze twierdzą, też, że… szczęśliwsi.

Do takich wniosków doszła dr Sharon DeWitte, antropolog z Uniwersytetu Południowej Karoliny w USA, która przebadała 600 szkieletów mieszkańców Londynu spoczywających na czterech cmentarzach. Chciała sprawdzić, czym różnią się szczątki ludzkie przed epidemią dżumy i po niej. Już wcześniej wiadomo było, że przed nadejściem czarnej śmierci większość ludzi żyła w stolicy Anglii w koszmarnych warunkach, bez dostępu do świeżej wody i wystarczającej ilości żywności. Mieli kręgosłupy uszkodzone w sposób charakterystyczny dla osób zmuszanych do katorżniczej pracy, a także ślady po ranach, najprawdopodobniej związanych z licznymi bójkami w dzielnicach zamieszkiwanych przez plebs. Mieli też zmiany charakterystyczne dla anemii oraz zęby w fatalnym stanie.

Kiedy przyszła czarna śmierć, ludzie ci byli w grupie najwyższego ryzyka. Ci najbardziej schorowani, osłabieni i najstarsi - umierali w pierwszej kolejności. W wyniku czarnej śmierci na całym świecie zginęło w kilka lat ponad 100 mln z 400 mln, które zamieszkiwały wtedy ziemię, a ludzkość potrzebowała 150 lat, by odbudować populację sprzed zarazy.

Ta brutalna selekcja pozostawiała przy życiu o wiele częściej ludzi zdrowszych, młodszych i tych z natury bardziej odpornych dzięki silniejszym genom wpływającym na układ immunologiczny. Widać to wyraźnie dzięki analizom prowadzonym przed dr DeWitte. Z jej badań kości osób pochowanych po minięciu epidemii wynika, że ci ludzie żyli dłużej, byli zdecydowanie zdrowsi, bardziej odporni na choroby i lepiej odżywieni.

To ostatnie wynikało również z przyczyn społeczno-ekonomicznych. Po czarnej śmierci ludność Wielkiej Brytanii zmniejszyła się co najmniej o 20 proc. (na południu Europy zaraza pochłonęła w wielu regionach nawet 80 proc. populacji), a w wielu miastach zaczęło brakować rąk do pracy. W efekcie skończył się czas niekontrolowanego wyzysku, płacono dwu lub trzykrotnie więcej za pracę, a pracowników stać było na kupno nie tylko chleba, ale także ryb i czerwonego mięsa.

DeWitte zwraca jednak uwagę na ogromny koszt: żeby ludzkość przetrwała, niemal połowa populacji Europy oraz Bliskiego Wschodu musiała ponieść śmierć. Warto też zwrócić uwagę, że na drodze do szczęścia ocalałych na pewno stawały w pierwszym okresie koszmarne wspomnienia ginących w męczarniach krewnych. Choć zapewne ich ból tłumiła wszechobecność i powszechność tych zgonów. Śmiertelność w ówczesnych czasach nawet bez groźnych chorób zakaźnych była dużo wyższa niż obecnie, więc śmierć jawiła się jako coś, co stale towarzyszy ludziom i może przyjść niespodziewanie w postaci wojen czy też głodu wywołanego nieurodzajem.

Ekspresowy transport patogenów

Współczesna nam pandemia koronawirusa - choć o wiele mniej groźna niż plagi, jakie dotykały ludzkość w przeszłości - przeorała umysły mieszkańców świata, choć przecież dziś radzimy sobie o wiele lepiej niż kiedyś z chorobami zakaźnymi. Niestety, postęp cywilizacyjny sprawił również, że przemieszczamy się dzięki samolotom, szybkim samochodom i statkom - w sposób nie znany nigdy w historii. Ma to oczywiście jeden zasadniczy negatywny skutek. Transport groźnych patogenów, który przed wiekami ograniczała bardzo słaba mobilność społeczeństw, dziś odbywa się w tempie ekspresowym. - Dawniej ginęły całe miasta, a ponieważ nie było samolotów, epidemia wygasała w sposób naturalny. Dziś jest inaczej - mówi dr Paweł Grzesiowski, znany polski immunolog.

Obecnie odpowiedzialne za epidemie wirusy i bakterie mają dużo lepsze warunki dla rozwoju. Do błyskawicznego ich transportu przyczynia się także brutalna ingerencja człowieka w lasy i wcześniej niedostępne ekosystemy, wypieranie zwierząt z ich naturalnych siedlisk, konsumpcja gatunków kiedyś uważanych za niejadalne, a tym samym narażanie się na kontakt z patogenami, które tkwiły dotychczas uśpione na obrzeżach cywilizacji.

W pochodzącym sprzed dekady słynnym filmie Stevena Soderbergha „Contagion. Epidemia strachu” przedstawiony jest mechanizm przeniesienia takiego patogenu na człowieka. Wirus, bytujący w organizmie żyjącego dotychczas w dżungli nietoperza, wraz z resztką jedzenia i wydzieliną ssaka spada na teren zbudowanej na obszarze wykarczowanego lasu chlewni, po czym zostaje zjedzony przez świnię. Świnia trafia potem do kuchni w kasynie w Makau. Kiedy pracownica amerykańskiej korporacji zostaje przedstawiona szefowi kucharzy, wirus z niedomytej ręki kucharza przenosi się na Amerykankę. Ta następnego dnia wsiada w samolot do domu. Tak rozpoczyna się pandemia…

Zarazki i bakterie, które kiedyś potrzebowały kilku lat, by przetoczyć się przez część kontynentu, obecnie potrafią w ciągu kilkunastu godzin lotu dotrzeć w dowolne miejsce na ziemi. Jednak z drugiej strony, mamy dziś dostęp do szczepionek, do antybiotyków oraz zdrowej, bieżącej wody. Żyjemy dłużej i mamy pod ręką szpitale oraz tysiące leków i terapii, o jakich nasi przodkowie nie mogli nawet marzyć. To prawdziwa rewolucja, która pozwala przetrwać milionom jednostek, nie mających na to szans jeszcze sto lat temu.

Wciąż jednak nie do końca wiemy, jak to się stało, że w ogóle przetrwaliśmy jako gatunek do dzisiejszych czasów i daliśmy sobie radę z najgroźniejszymi epidemiami dżumy, ospy prawdziwej i cholery? Dlaczego niektórzy z nas umierali w męczarniach w ekspresowym tempie, a innych śmiertelny wirus nawet nie musnął?

Częściową odpowiedź dają na pewno dawne przekazy o próbach izolacji zdrowych jednostek od ludzi chorych. Już w 1377 roku, podczas przewalającej się przez Europę kolejnej fali dżumy, władze Dubrownika zorganizowały pierwszą udokumentowaną kwarantannę. Żeby wjechać do miasta, przybysz musiał najpierw spędzić miesiąc na pobliskiej wysepce Mrkan. Z kolei w Toskanii, którą raz po raz dziesiątkowała czarna śmierć, na początku XVII wieku kupcy sprzedawali swe towary poprzez wąskie okienka, starając się jak najbardziej unikać kontaktu z klientami. Stosowano też słynne maski w kształcie ptasich dziobów, zakrywające usta i nos, które zmniejszały do pewnego stopnia możliwość zakażenia.

Z czasem zdano sobie też sprawę z faktu, że mycie rąk, utrzymywanie dystansu społecznego oraz omijanie dusznych i zatęchłych pomieszczeń przyczynia się do większych szans na przeżycie. Ciekawostką jest, że kwarantanna i izolacja wspomagały również wyobraźnię i popychały ludzkość ku nie znanym wcześniej horyzontom. Dla przykładu, kiedy Izaak Newton musiał w połowie XVII wieku opuścić z powodu plagi dżumy uczelnię w Cambridge, wrócił do rodzinnego majątku i to właśnie w należącym do niego sadzie zaobserwował spadające jabłka. Przeżył wtedy iluminację, po której powstało prawo powszechnego ciążenia.

Tajemnica cygańskich genów

Współcześnie coraz więcej naukowców szuka przyczyn niezwykłej żywotności ludzkiego gatunku także w genach. To one są szalupą, dzięki której nie rozpadła się cywilizacja człowieka i udało nam się przetrwać wszystkie zarazy: od dżumy Justyniana po grypę hiszpankę.

- Kilka lat temu przeprowadzono międzynarodowe badania nad genami związanymi z układem odpornościowym, u przedstawicieli narodowości romskiej, mieszkających w Europie oraz w Indiach. U Romów europejskich zauważono, że sekwencje części genów kodujących receptory biorące udział w odpowiedzi immunologicznej organizmu, wykazują pewien wzór zmienności, który najprawdopodobniej jest skutkiem dżumy, pustoszącej przez wieki nasz kontynent. Zmiany te przyniosły większą odporność na tę chorobę u potomków europejskich Romów. Dzięki niej organizmy ludzkie mogły sprawniej rozpoznawać ten patogen i go niszczyć.

Taką samą cechę odkryto u rdzennych Europejczyków, ale zabrakło jej u Romów indyjskich, których przodkowie nie przeszli przez dżumę w XIV wieku - mówi dr Karolina Chwiałkowska, biotechnolog z Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku. Jej zdaniem w organizmach ludzkich stale zachodzą zmiany genetyczne i jeśli dotkną one genów układu odpornościowego, mogą nam pozwolić radzić sobie lepiej z chorobami i przeżyć je, podczas gdy inni ludzie w zetknięciu z tym samym wirusem lub bakterią - być może umrą.

Nazywa się to presją selekcyjną, która - mówiąc brutalnie - powoduje, że ludzie nie posiadający korzystnych cech wynikających z danej mutacji genów umierają i nie przekazują dalej swojej „słabości”. Silniejszym ludziom natomiast udaje się przetrwać i przekazać dalej swą odporność. Dlaczego zmiany genetyczne w ogóle zachodzą? Dzieje się to na przykład pod wpływem różnych czynników zewnętrznych (chemiczne związki mutagenne czy promieniowanie UV), ale także zupełnie spontanicznie, podczas podziału komórek, gdy dochodzi do swoistych „pomyłek”, które umykają systemom naprawczym organizmu.

Niektóre z nich, paradoksalnie, mogą okazać się korzystne dla takiego człowieka (lub jego potomków) podczas epidemii. Jednak inne, np. gdy dochodzi do nich w komórkach skóry, mogą mieć też efekt odwrotny i prowadzić do pojawienia się choćby złośliwego czerniaka.

Geny - szalupa ratunkowa dla ludzkości. Dzięki nim przetrwaliśmy zarazy
Szymon Starnawski /Polska Press

Prof. Krzysztof Pyrć z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego dodaje: - Układ odpornościowy człowieka kształcił się przez tysiąclecia w kontakcie z bakteriami i wirusami odpowiedzialnymi za epidemie i pandemie. Pamiętajmy, że wirusy są starsze niż ludzkość, więc towarzyszą nam od samego początku. Jesteśmy nimi trwale naznaczeni, gdyż właśnie choroby zakaźne odpowiadały w przeszłości za największą liczbę zgonów. Toczymy z nimi nieustanną walkę i ten bój wpływa na zmiany genetyczne w organizmie człowieka.

Dodatkowo w walce z epidemiami i pandemiami wspieramy się wynalazkami takimi jak szczepionki i antybiotyki, co w efekcie sprawiło, że we współczesnych czasach żyjemy bardzo długo, w zasadzie ponad naturalne możliwości naszego materiału genetycznego. W jego obrębie widzimy jednak znaczące różnice w funkcjonowaniu układu odpornościowego. Wielu z nas zna przecież osoby, które przez większą część zimy chorują, a inni są niemal zawsze zdrowi.

Zdaniem prof. Pyrcia, nie za wszystko oczywiście odpowiadają geny, gdyż podatność na choroby to skomplikowane puzzle, wśród których ważną rolę pełni historia naszych wcześniejszych chorób, waga, wiek, siła naszego serca, nasz stan psychiczny w chwili nadejścia epidemii etc. - Fakt, obecnie wielu odpowiedzi szukamy w genach, ale to są bardzo skomplikowane badania i nie liczyłbym, że uda nam się odnaleźć w bliskiej przyszłości taki wariant genu, który chronić nas będzie przed koronawirusem - zaznacza prof. Pyrć.

Ospa kontra Aztekowie i Inkowie

Wpływ genów na odporność ludzi można zauważyć nie tylko analizując cechy Romów z Europy oraz Indii, ale także badając historię epidemii ospy prawdziwej, którą przewieźli hiszpańscy konkwistadorzy do Ameryki Południowej. Przez wiele lat uważano, że źródłem zaskakująco szybkiego podboju imperium meksykańskich Azteków przez kilkuset Hiszpanów były głębokie różnice cywilizacyjne.

Aztekowie nie posiadali stalowych mieczy, armat, muszkietów oraz koni, a poza tym traktowali podbite ludy (Majów, Tolteków) w sposób bardzo brutalny. Kiedy na wybrzeżu Meksyku pojawił się oddział dziwnie wyglądających białych Hiszpanów z brodatym Hernanem Cortesem na czele, uznali go za powracającego z zaświatów boga Quetzacoatla i nie bardzo chcieli z nim walczyć w imię azteckich oprawców, a często nawet przyłączali się do oddziałów konkwistadorów.

To jednak tylko część prawdy. Hiszpanie przynieśli ze sobą nie tylko broń palną, ale też wirusa ospy prawdziwej. Dokumentujący konkwistę Bernal Diaz del Castillo pisał, że choć zaraza dziesiątkowała także Hiszpanów, to jednak właśnie Indianie okazali się zupełnie nieodporni na wirusa ospy i umierali w gwałtownym tempie, gromadnie. Najeźdźcy uznawali to zresztą za dowód na lepszą ich ochronę ze strony chrześcijańskiego Boga, a umierających w męczarniach Azteków porównywali do pluskiew. Prawdopodobnie jednak wyjaśnienie było bardziej trywialne. Europejczycy, zaznajomieni od wieków z wirusem, nabyli już pewnej odporności genetycznej i lepiej znosili jego obecność w organizmie.

Jeszcze gorszy efekt ospa przyniosła królestwu peruwiańskich Inków, najechanemu później przez hiszpańskie wojska dowodzone przez Francisco Pizarro. Według historyków, zagłada pochłonęła 90 proc. Inków, wyniszczając zarówno indiańskie elity wojskowe i polityczne, jak i biedotę. Imperium upadło, a wirus ruszył do Ameryki Północnej, gdzie dopadał plemię po plemieniu. Dość dokładnie udokumentowano wtedy katastrofę, której uległo plemię Irokezów znad jeziora Ontario.

Głębokie tajemnice kornawirusa

Katarzyna Turek - Fornelska jest wicedyrektorem Szpitala Specjalistycznego im. Stefana Żeromskiego w Krakowie, który jako jeden z pierwszych w Polsce stanął do walki z koronawirusem. Dzięki temu mogła od początku analizować wnioski wynikające z leczenia ofiar współczesnej zarazy, a także różnice między pandemią koronawirusa, a zakaźnymi plagami znanymi nam z przeszłości: - Dżuma i cholera były na pewno chorobami bardziej śmiertelnymi niż koronawirus, ale pamiętajmy, że to były epidemie, a nie pandemie. Nie objęły równocześnie kilku kontynentów, jak koronawirus czy też słynna grypa hiszpanka przed stu laty - zaznacza dyr. Turek - Fornelska.

- Jeśli chodzi o obecną pandemię, wciąż się uczymy. Obserwujemy COVID-19 dopiero niecały rok i nadal nie mamy pewności, dlaczego część pacjentów przechodzi chorobę lekko lub wręcz bezobjawowo, a inni chorują ciężko, a nawet umierają. Wydaje się jednak, że czynnik genetyczny może mieć tu duże znaczenie. Niedawno zmarła na koronawirusa znana mi 50-letnia farmaceutka, która nie miała żadnych groźnych chorób współistniejących, a także jaj matka i brat. Z drugiej strony - notowaliśmy w naszym szpitalu ozdrowieńców w wieku przekraczającym 90 lat. Takich tajemnic jest jednak więcej. Obserwujemy u pacjentów, którzy przeszli COVID-19 skąpoobjawowo lub bezobjawowo, późniejsze ciężkie zespoły postcovidowe. Tak się dzieje np. u dzieci, które często nie mają objawów choroby, a jednak po pewnym czasie cierpią na wieloukładowy stan zapalny prowadzący do uszkodzeń różnych ważnych narządów.

Na razie nie wiadomo, czy zespoły postcovidowe mają związek ze swoistymi cechami genetycznymi poszczególnych ludzi. Wiadomo jednak, że pewne mutacje genetyczne odpowiadają za większe ryzyko np. mukowiscydozy lub anemii sierpowatej, a jednocześnie mogą chronić przed durem brzusznym, cholerą, gruźlicą oraz malarią. Nie ma więc wątpliwości, że dzisiejsza pandemia koronawirusa przyczyni się do rozwoju tego rodzaju badań nad genami. Będzie się je prowadzić nie tylko na ludziach, ale też np. na makakach królewskich, które - jak pokazały eksperymenty - radzą sobie z koronawirusem w ciągu kilku dni i wytwarzają przeciwciała świetnie chroniące przed kolejnym zarażeniem.

Wygląda więc na to, że tak jak nietoperz i świnia z filmu Soderbergha przyniosły ludzkości katastrofę, tak samo w innym, realnym scenariuszu, małpy mogą przynieść nam wiedzę niezbędną dla skutecznej walki z kolejnymi pandemiami. Choć równie dobrze może być odwrotnie. Przecież w słynnej „Epidemii” Wolfganga Petersena z Dustinem Hoffmanem w roli głównej, to właśnie małpa była źródłem tragedii. Na szczęście jednak to nie autorzy filmów katastroficznych decydują o tym, co stanie się przyszłości, ale najwybitniejsi badacze w ich nowoczesnych laboratoriach.

Marek Kęskrawiec

Dodaj pierwszy komentarz

Komentowanie artykułu dostępne jest tylko dla zalogowanych użytkowników, którzy mają do niego dostęp.
Zaloguj się

plus.dzienniklodzki.pl

Polska Press Sp. z o.o. informuje, że wszystkie treści ukazujące się w serwisie podlegają ochronie. Dowiedz się więcej.

Jesteś zainteresowany kupnem treści? Dowiedz się więcej.

© 2000 - 2021 Polska Press Sp. z o.o.