Otkrivanje ljudsku povijest od bakterija u želucu

Otkrivanje ljudsku povijest iz bakterije u želucu
apstraktne pregled Nedavna analiza ljudskih patogena su pokazali da su njihove evolucijske povijesti su sukladni s hipotetskim uzorak starih i modernih migracija stanovništva. Filogenetske stabla sojeva bakterije Helicobacter pylori Netlogu i polioma JC virus preuzet iz geografski različitih grupa ljudi u uskoj su vezi s odnosima populacija u kojoj se nalaze.
Charles Darwin prepoznali da distribuciju i oblik paraziti je evolucijski značajna. Tako je, na primjer, da je "... Pediculi [uši] prikupljeni u različitim zemljama iz različitih rasa čovjeka ... razlikuju, ne samo u boji, ali u strukturi njihove kandže i udovima. U svakom slučaju u koje su mnogi primjerci dobiveni su razlike su bile konstanta "[1]. U novije vrijeme, nekoliko istraživačkih skupina [2-7] su pronašli zanimljive korelacije između evolucijskih odnosa među različitim bakterijskih i virusnih sojeva domaćin ljudi i uzorak migracije modernih ljudi diljem svijeta.
Posebno zanimljiv slučaj je onaj Helicobacter pylori pregled, gram-negativna bakterija povezana s gastritisa, peptičkog ulkusa, i želuca koja može zaraziti do polovice svih [8] ljudi. Otkriće da bakterijska infekcija može dovesti do onoga što se smatralo kroničnih bolesti [8] bio je izvanredan primjer činjenice da zarazne bolesti još nisu osvojili. Nastavak stečeni sindrom imunodeficijencije (AIDS) epidemija, epidemije ebole u središnjoj Africi, a sadašnji širenje virusa zapadnoga Nila u SAD-u i teškog akutnog respiratornog sindroma (SARS) iz Azije pružaju dokaze o Svakodnevnost i zdravstvenim posljedicama infektivni agensi čak iu dobi od cijepljenja i antimikrobno i antivirusno terapija. Mnoge zarazne bolesti su mislili da su se pojavili istodobno s razvojem poljoprivrede i porasta urbanog življenja. Ako se, umjesto toga, mnoge patogene "odnosi s ljudima su mnogo stariji, to ne bi bilo iznenađujuće da dublje evolucijske povezanost između ljudi i njihovog mikrobnih i virusnih napadača.
Evolucijskoj povijesti H. pylori pregled može dati primjer od coevolution od bakterija i njegovog jedinog poznatog domaćina. H. pylori pregled genoma je relativno mali, na 1,67 megabases, s minimalnim dopuna metaboličkih gena [9]. Razlika između H. pylori pregled izolira od različitih ljudi, pa čak i od jedne osobe je velika, što dovodi do jedinstvenih otisaka prstiju za gotovo svaki izolat dosad upisali. Geni koji kodiraju nisu vrlo raznolika, međutim: većinu varijacija javlja u trećem položaju postolja u kodona ili putem inverzije ili translo-kationa, ostavljajući kodirane amino-kiselina sekvence relativno slična [2]. Ova amino-kiselina konzervacije sekvenca je sreća za istraživanje cjepiva, kao što se cjepivo je vjerojatno da će biti učinkovit na mnogim sojeva. Još je zanimljiva činjenica da je H. pylori pregled ima izuzetno visoku stopu rekombinacije, viša u stvari od bilo koje druge organizam karakterizira do sada [3, 10].
Normalno, tako visoka stopa rekombinacije bi napraviti zaključi evolucijska povijest organizma vrlo teško, kao i podatke o porijeklu svake mutacije će biti izgubljen kao što se širi kroz populaciju. Ali, zajedno s načinom prijenosa H. pylori pregled, ovaj iznimno visoka stopa rekombinacije mogu zapravo napraviti evolucijski zaključci lakše. Nekoliko studija ukazuje na to da H. pylori pregled obično prenosi unutar obitelji, uglavnom s majke na dijete [11, 12]. Dakle, prijenos H. pylori
na neki način oponaša da od majke prenose mitohondrijske DNA [13]. Budući da mitohondrijska DNA prenosi isključivo od jednog roditelja (majke) i ne rekombiniraju, pokazalo se kao idealno genetički sustav za inferring ljudsku evolucijsku povijest (vidi dolje) [14, 15]. Ako H. pylori pregled je zaista pretežno majke prenose, novi sojevi uglavnom neće zaraziti osobu tijekom svog života; zajedno s visokom stopom rekombinacije, to bi značilo da su mutacije koje se akumuliraju u populaciji bakterija u pojedinca želudac će biti relativno homogen. To bi trebalo rezultirati roj sojeva koji su vrlo usko povezani jedni s drugima, koji sadrži mnoge od mutacija koje su se dogodile u pojedinim bakterijama. Rojevi se nalaze u različitim ljudima će tako biti više različiti jedni od drugih nego ako je bilo manje rekombinacije.
Većina zaraznih bolesti brzo proširila po cijelom svijetu i sojeva iz različitih područja relativno su slični, ali početno uzorkovanje H. pylori pregled od ljudi iz različitih krajeva svijeta otkrilo prilično jak geografsku podjelu u europske i azijske H. pylori pregled tipova [2-4]. Nedavno, Falush i kolege [5] su ispitali ovu podjelu detaljnije. Nakon sekvenciranja osam gena - ukupno 3,850 nukleotida - u 370 sojeva koji su izvedeni iz 27 ljudskih populacija, pronašli su 1.418 polimorfnih nukleotida pozicije. Oni su tada primijenio novu analitički alat, struktura [16], koji je razvijen da zaključiti ljudsku genetsku strukturu od multilocus podataka genotipa. Program koristi Bayesian metode za identifikaciju podgrupe s prepoznatljivim učestalosti alela i grozdovi podskupinama, čak iu prisutnosti rekombinacije [16]. Kada je ova tehnika primijenjena je na H. pylori pregled sekvence, pronađena su četiri glavne skupine - dvije iz Afrike i po jedan iz Europe i Azije (Slika 1a) [5]. Slika 1 odnosa između ljudske populacije, izračunata na H. pylori
naći u želucima i od mitohondrijske DNA podataka. (A) Odnosi između modernih subpopulacija H. pylori pregled [5]. Svaki subpopulacija predstavlja krug s promjerom proporcionalno genetske raznolikosti unutar nje. Središta krugova se pridružuje filogenetskom stablo prikazuje odnose između četiri subpopulacija. Bakterije u svakom subpopulacija nalaze se uglavnom kod ljudi koji potječu iz područja prikazanih. (B) broj stanovnika na razini filogenetski stabla H. pylori pregled geografskih subpopulacija prikazano u (a). (C) medijalnog pridružio mrežu ljudske populacije koji su izvedeni iz mitohondrijske DNA [14]. Takva mreža pokazuje alternativne potencijalne evolucijske odnose između klastera. Svaki krug predstavlja nakupinu mitohondrija vrsta promjera proporcionalno učestalosti tog tipa unutar subpopulacija. Svc Afrike se dobiva iz jednog afričkog linije; mreža odnosa unutar ove linije je povećan (na vrhu). (A, b) Preuzeto iz [5]; (C) koji je prilagođen iz [14] pregled Svaki klaster pronašao Falush i kolege [5] mogu se podijeliti u podskupine. Na primjer, "Afrika 1 'clustera mogu se dalje podijeliti na Zapadu i Južnoafrička subclusters i Istočna Azija klaster mogao biti podijeljen u istočne Azije, Amerind i Maori subclusters. Geografska particioniranje unutar 200 europskim sojevima je posebno komplicirano, vjerojatno zbog toga što su se brojne skupine swept natrag i naprijed preko Europe u proteklih nekoliko tisućljeća. Europski sojevi također povremeno pojavio u Americi, Australiji, a među Južnoafrikanaca, vjerojatno odražava kolonijalne osvajanja.
Filogenetskom odnosa tih klastera (Slika 1b) i njihove podjele [5] pokazuju uzorak sličan onome koji je dobiven pomoću mitohondrijske DNA varijacija (Slika 1c) [14, 15]. Moderna ljudski genetski bazen, kako proizlazi iz mitohondrijske DNA i potkrijepljena Y kromosoma studije, smatra se da su imali afričkog podrijetla prije otprilike 150,000-200,000 godina [14, 15, 17, 18]. Izvorni ljudske populacije zatim raširen i raznoliki diljem Afrike za gotovo 100 tisuća godina, prije nego što se širi u zapadnoj Aziji i Europi, u južnoj i istočnoj Aziji prije otprilike 50,000-60,000 godina, zamjenjujući postojeće arhaične populacija ljudi na ovim prostorima. Naknadne migracije širiti u Oceaniji od prije 40.000 godina, a zatim na pacifičkim otocima, a kasnije u Sjevernoj Americi, prije otprilike 15.000 godina (slika 2) [14, 15, 17, 18]. Izvanredan sličnost između tog gledišta ljudske povijesti i rezultatima studije H. pylori pregled doveli Falush i kolege [5], kao i drugi [2] zaključiti da H. pylori pregled, evolucija je slijedio put moderne ljudske ekspanzije i migracije. Ovaj rad stoga osigurava neku drugu vrstu podataka za analizu ljudske evolucije i migracije, neovisno o mitohondrijske DNA i Y kromosomima, koji će biti vrijedan u daljnjim istraživanjima. Nažalost, procjene odstupanja datira iz H. pylori Netlogu osobito je teško, zbog iznimno visoke stope rekombinacije [10]. Dodatno uzorkovanje i analitičke tehnike mogu biti potrebne za daljnje testiranje migracijski hipotezu. Slika 2 Karta uzorak širenja i migracije modernih ljudi diljem svijeta, proizlazi iz studije mitohondrijske DNA i Y kromosoma [14, 15, 17, 18]. Brojevi pokazuju približno vrijeme (u godinama prije sadašnjosti), kada se moderni ljudi prvi put pojavio u navedenoj regiji. Pregled Ostali uzročnici su također predložene slijediti evolucijske povijesti slične svojim domaćinima. Jedan od najzanimljivijih primjera, premda ne-ljudskog domaćina, da afida, bakterija nalazi unutar njih, i dva plazmida povezane s bakterijom. Funk et al.
[19] je utvrdio da su izvedeni intraspecifrc phylogenies te četiri genoma su u potpunosti sukladni. Po povratku u ljudskih patogena, ljudsko polyomavirus JC virus (JCV) mogu se podijeliti u genotipova koji odgovaraju glavnih kontinentalnih kopnenih masa [6]. Kao i H. pylori
, JCV - što može uzrokovati progresivno multifokalne leukoencephalopathy (gubitak mijelina u središnjem živčanom sustavu) - vrlo je raširena među ljudima, što je rezultat obiteljske prijenosa. Ukupno 12 poznatih podvrsta su definirani s europskim, afričkim i azijskim distribucija [7]. Iako izravni zaključci jednog afričkog podrijetla za JCV su problematični jer ne postoji prikladna outgroup kojom root filogenetski stablo, kad se pretpostavlja afrička podrijetlo, razuman evolucijska povijest može biti pretpostavili (Slika 3) [7]. Kao i kod H. pylori pregled, zaključi molekularnu divergencije datira trenutno problematično za JCV. Daljnja istraga u evolucijskoj povijesti tih ljudskih patogena Stoga je potrebno. Slika 3 Odnosi ljudski polioma JC virus (JCV) podtipovi pronađena kod ljudi iz različitih dijelova svijeta [7]. Pisma se odnose na pojedine podvrste. (A) su pretpostavili obrazac širenja JCV podtipova po svijetu (osim u Americi); (B) izvedeni filogenija od JCV podtipova, uz pretpostavku da je afričkog podrijetla za virus. Prilagođeno iz [7].
Razjašnjenje obrazaca evolucije ljudskih patogena u konačnici može pružiti dodatne dokaze ne samo o svojoj povijesti nego io ljudskoj evoluciji i povijesti. To će biti osobito vrijedi za patogene kao što su H. pylori Netlogu koji imaju pretežno majka-dijete način prijenosa, oponašajući mitohondrijsku DNA evoluciju. H. pylori pregled je uzročnu ulogu u nekoliko kroničnih bolesti želuca je samo jedan od mnogih sadašnjih primjera poznato ili se sumnja ulozi uzroËnikom vodi do kroničnih bolesti. Bakterija koje se sumnja da su uključeni u razvoj ateroskleroze, moždanog udara, i Crohnove bolesti, pri čemu su virusi poznati dovesti do AIDS-a i raznih oblika kroničnog hepatitisa. karcinom cerviksa, karcinom, Burkittov limfom, Kaposijev sarkom, te možda i dijabetes melitus su također poznati ili se sumnja da su virusnog podrijetla. Ako neki od sveprisutnih kroničnih bolesti dokazati da su od bakterijske ili virusne porijekla, u svijetu istraživanja ovih patogena u ljudskim populacijama treba provesti odmah, tako da je znanje o evoluciji i različitosti tih patogena može biti uključeni u istraživačkim programima namijenjenih poboljšati uvjete koje oni uzrokuju. pregled

• Usporedba biljaka koji se koriste za kože i želuca problema u Trinidad i Tobago s azijskim ethnomedicine
• Identifikacija metilacije DNA promjena povezanih s ljudskom želuca cancer