Atrasti žmonijos istoriją nuo skrandžio bakterijos

Atrasti žmonijos istoriją nuo skrandžio bakterijų
SANTRAUKA
paskutinių analizių žmogaus patogenų atskleidė, kad jų evoliucinės istorijos sutampa su hipotezę modelio senovinių ir šiuolaikinių žmonių populiacijos migracija. Filogenetinės medžių kamienų bakterija Helicobacter pylori
ir poliomos JC virusu paimta iš geografiškai skirtingų grupių žmonėmis glaudžiai koreliuoja su santykių populiacijose, kuriose jie rasti.
Čarlzas Darvinas pripažino, kad paskirstymo ir formos parazitai buvo evoliuciškai reikšmingas. Jis buvo minėta, pavyzdžiui, kad "... Pediculi [utėlių] surinkti skirtingose ​​šalyse iš skirtingų rasių žmogaus ... skiriasi, o ne tik spalva, bet ir jų nagai ir galūnių struktūros. Kiekvienu atveju kurios buvo gauti daug pavyzdžių, skirtumai buvo konstanta "[1]. Visai neseniai, kelios mokslinių tyrimų grupės [2-7] rasiu įdomių koreliacijų tarp evoliucinių ryšių tarp įvairių bakterijų ir virusų padermes Patalpinta žmonėms bei migracijos šiuolaikinių žmonių visame pasaulyje modelis.
Ypač įdomus atvejis yra tai, kad Helicobacter pylori
, gram-neigiamas bakterija susijęs su gastritas, skrandžio opos, ir skrandžio vėžio, kad gali užkrėsti iki pusė visų [8] žmonėms. Šis atradimas, kad bakterinė infekcija gali sukelti [8], kas buvo laikomi lėtinių ligų buvo ryškus pavyzdys to, kad infekcinės ligos dar nebuvo nugalėjo. Besitęsianti įgytą imunodeficito sindromas (AIDS) epidemija, protrūkiai Ebola Centrinėje Afrikoje, o dabartinė plitimas Vakarų Nilo viruso Jungtinėse Amerikos Valstijose ir sunkus ūmus respiracinis sindromas (SŪRS), iš Azijos pateikti įrodymus apie pralaidumą ir pasekmes sveikatai reagentai net vakcinacijos ir antimikrobinių ir antivirusinių terapijos amžiaus. Daugelis infekcinės ligos yra manoma, kad atsirado kartu su žemės ūkio plėtrą ir miesto gyvenimo auga. Jei vietoj to, Daug patogenų "santykiai su žmonėmis yra daug senesnis, tai nebūtų keista rasti gilesnius evoliucinius ryšius tarp žmonių ir jų mikrobų ir virusų įsibrovėlių.
Evoliucijos istorija H. pylori
gali pateikti pavyzdį iš bakterijos ir jos vienintelis žinomas priimančiosios coevolution. H. pylori
genomas yra palyginti nedaug 1,67 megabases, su minimaliu papildo medžiagų apykaitos genų [9]. Nukrypimas tarp H. pylori
izoliatų iš skirtingų žmonių ar net vienas asmuo yra didelis, todėl unikalių pirštų beveik kiekvienas izoliatas šiol įvedėte. Kodavimo genai yra ne labai įvairi, tačiau: didžiąją dalį variacijos įvyksta trečioje bazinės pozicijos kodonų arba per inversija arba translo-katijonų, paliekant koduotas amino-rūgščių sekos gana panašios [2]. Tai aminorūgščių seka išsaugojimas yra laimė vakcinos tyrimus, kaip viena vakcina gali būti veiksmingas nuo daugelio padermių. Įdomiau yra tai, kad H. pylori
turi labai didelį greitį rekombinacija, didesnis iš tiesų nei bet kurios kitos organizmo būdingas iki šiol [3, 10].
Normaliai, tokia didelė norma rekombinacijos būtų padaryti išvadą organizmo evoliucinio istorija labai sunku, nes informacija apie kiekvienos mutacijos kilmės būtų prarasta, nes ji plinta visoje populiacijoje. Tačiau kartu su perdavimo H. pylori
režimu, tai labai didelis tempas rekombinacijos iš tiesų gali padaryti evoliuciniai išvadų lengviau. Keli tyrimai aiškiai rodo, kad H. pylori
yra paprastai perduodama šeimose, dažniausiai iš motinos vaikui [11, 12]. Taigi H. pylori pervežimas perdavimo tam tikrais būdais imituoja, kad iš motinos plintančių mitochondrijų DNR [13]. Kadangi mitochondrijų DNR perduodama tik su vienu iš tėvų (motinos) valdžios ir neturi susimaišyti, jis įrodė, kad tai ideali genetinė sistema išvadą žmogaus evoliucijos istoriją (žiūrėti žemiau) [14, 15]. Jei Helicobacter pylori
iš tiesų daugiausia motinai perduota, naujos atmainos paprastai nėra užkrėsti asmenį per visą jų eksploatavimo laiką; kartu su dideliu greičiu rekombinacijos, tai reiškia, kad mutacijų, kurios kauptis per bakterijų individe skrandį gyventojų bus santykinai yra homogeniškas. Tai turėtų sukelti padermių swarm, kad yra labai glaudžiai susijusios su viena nuo kitos, kurių sudėtyje yra daug mutacijų, kurie įvyko atskirų bakterijų. Taigi rasti įvairių žmonių spiečių bus labiau skiriasi viena nuo kitos, nei jei ten buvo mažiau rekombinacija.
Dauguma infekcinės ligos plinta labai greitai visame pasaulyje ir kamienai iš įvairių regionų yra gana panašios, tačiau pradinė atranka H. pylori
iš žmonių iš skirtingų pasaulio regionų atskleidė gana stiprus geografinį suskirstymą į Europos ir Azijos H. pylori
tipų [2-4]. Neseniai Falush ir [5] kolegos išnagrinėjo šį uždarumą išsamiau. Po sekos aštuonis genus - apie 3,850 nukleotidų Iš viso - 370 štamų, gautų iš 27 žmonių populiacijose, jie rado 1,418 polimorfinę modifikaciją nukleotidų pozicijas. tada jie pritaikė naują analitinę priemonę, struktūra [16], kuri buvo sukurta numanyti žmogaus genetinę struktūrą iš multilocus genotipo duomenis. Programa naudoja Bajeso metodų nustatyti pogrupius su skiriamaisiais alelių dažnio ir grupių pogrupių, net rekombinacijos [16] buvimą. Kai šis metodas buvo taikomas Helicobacter pylori
sekų, buvo rasta keturi pagrindiniai klasteriai - du iš Afrikos ir po vieną iš Europos ir Azijos (1a pav) [5]. 1 pav tarp žmonių populiacijose santykius, kaip skaičiuojamas nuo H. pylori
rasti skrandžius ir iš mitochondrijų DNR duomenimis. (A) Santykiai tarp šiuolaikinių gyventojų grupėms, H. pylori
[5]. Kiekvienas subpopuliacija atstovauja apskritimo skersmuo proporcingas genetinės įvairovės joje. Į ratą centrai prisijungė filogenetycznej medžio, kuriame tarp keturių gyventojų grupėms santykius. Bakterijos kiekvienoje pogrupį randama daugiausia žmonių, kurie kilę iš regionų nustatymą. (B) gyventojų lygio Filogenetinė medis H. pylori
geografinių gyventojų grupėms parodyta (A). (C) mediana-sujungiant tinklą žmonių populiacijose, gautų iš mitochondrijų DNR [14]. Toks tinklas rodo alternatyvius galimus evoliucinius ryšius tarp grupių. Kiekvienas ratas reiškia mitochondrijų tipų klasteris, kurių skersmuo yra proporcingas tos rūšies neviršijant gyventojų grupėms dažniu. Visi ne Afrikos populiacijos yra kilę iš vienos Afrikos linijos; apie santykius šioje linijos tinklas yra padidintos (viršuje). (A, B), pritaikytą iš [5]; (C) paimtas iš [14]
Kiekvienas rastas Falush ir kolegų [5] gali būti skirstomi į pogrupius klasteris.; Pavyzdžiui, "Afrika 1 'klasteris gali būti toliau skirstomos į Vakarų ir Pietų Afrikos subclusters ir Rytų Azija klasteris gali būti padalinta į Rytų Azijos, Amerind ir maorių subclusters. Geografinė atitvarų per 200 Europos padermių buvo ypač sudėtinga, matyt, todėl, kad daug grupių valomas ir atgal visoje Europoje per pastaruosius keletą tūkstantmečių. Europos štamas taip pat kartais atsirado Amerikoje, Australijoje, ir tarp Pietų Afrikos, matyt atspindi kolonijinės užkariavimą.
Filogenetinė santykius šių grupių (1b paveikslėlis) ir jų poskyrių [5] rodo modelį, panašų į tą, gautų naudojant mitochondrijų DNR pokytis (1c pav) [14, 15]. Modernus žmogus genofondą, kaip išplaukia iš mitochondrijų DNR ir patvirtina Y chromosomų tyrimais, manoma, turėjo Afrikos kilmės maždaug prieš 150,000-200,000 metų [14, 15, 17, 18]. Originali žmonių grupę, tada skleisti ir įvairus visoje Afrikoje beveik 100.000 metų, po to plečiasi į Vakarų Europą ir Aziją ir į pietų ir rytų Azijoje maždaug prieš 50,000-60,000 metų, pakeičiant esamus archajiškų populiacijas žmonėms šiuose regionuose. Vėlesni migracija išplito į Australiją pagal prieš 40.000 metų, tada į Ramiojo vandenyno salas, o vėliau į Šiaurės Ameriką, maždaug prieš 15.000 metų (2 pav) [14, 15, 17, 18]. Puikus panašumas šiuo požiūriu žmonijos istorijos ir tyrimų rezultatai H. pylori
lėmė Falush ir kolegos [5], taip pat kiti [2] padarė išvadą, kad H. pylori
evoliucija po kelią šiuolaikinio žmogaus plėtra ir migracija. Taigi šis darbas suteikia kitą duomenų analize žmogaus evoliucijos ir migracijos, nepriklausomai nuo mitochondrijų DNR ir Y chromosomų tipo, kad bus vertinga tolesnėms studijoms. Deja, įvertinant skirtumus datuojamas H. pylori
yra ypač sunku, dėl to, kad labai dideliu greičiu rekombinacijos [10]. Papildoma mėginių ėmimo ir analizės metodus, gali būti reikalaujama, kad dar išbandyti migracijos hipotezę. 2 paveikslas iš plėtros ir migracijos šiuolaikinių žmonių modelio visame pasaulyje žemėlapį, gauta tiriant mitochondrijų DNR ir Y chromosomų [14, 15, 17, 18]. Skaičiai rodo apytikslį laiką (metus iki dabar), kai šiuolaikiniai žmonės pirmą kartą pasirodė nurodytu regione taip pat buvo pasiūlyta.
Kiti patogenai sekti evoliucijos istorijos panašios į savo šeimininkus. Vienas iš įdomiausių pavyzdžių, nors su ne žmogaus priimančiosios, yra tai, kad amarai, bakterija rastos jų, ir du plazmidės, susijusios su bakterija. Funk ir kt.
[19] nustatė, kad numanomas intraspecifrc filogeneze šių keturių genomų buvo visiškai sutampa. Grįžęs į žmogaus patogenų, žmogaus poliomaviruso JC viruso (JCV) gali būti suskirstyti į genotipų, kurie atitinka pagrindinius žemyninės sausumos mases [6]. Kaip H. pylori pervežimas, JCV - kuris gali sukelti laipsnišką daugiažidininė leukoencefalopatija (nuostolių myelination į centrinę nervų sistemą) - tai labai paplitusi tarp žmonių, kaip ir šeimine perdavimo rezultatą. Iš 12 žinomų potipių viso buvo apibrėžta, su Europos, Afrikos ir Azijos paskirstymo [7]. Nors tiesioginių išvadų iš Afrikos kilmės JCV yra problemiška, nes nėra tinkamo outgroup, su kuria išrauti filogenetinę medį, kai daroma prielaida, Afrikos kilmės, pagrįstas evoliucijos istoriją galima hipotezę (3 paveikslas) [7]. Kaip H. pylori
, išvadą molekulinė skirtumus datas šiuo metu problemiškas JCV. Daugiau tyrimą evoliucinės istorijos Šių žmonių patogenais Todėl būtina. 3 pav santykius žmogaus poliomos JC virusu (JCV) rastų žmonių iš įvairių pasaulio dalių potipiai [7]. Raidės reiškia atskirų potipių. (A) iškėlė hipotezę, modelis plitimo JCV potipių per pasaulį (neįskaitant Amerikoje); (B) numanomas filogenija iš JCV potipių, darant prielaidą, kad Afrikos kilmės šaliai virusu. Adaptuota iš [7].
Nušviečiantis raidos žmogaus patogenų modelius galiausiai gali teikti papildomus įrodymus ne tik apie jų istoriją, bet ir apie žmogaus evoliuciją ir istoriją. Tai bus ypač aktualu patogenų, tokių kaip H. pylori
, kurie vyrauja motinos vaikų perdavimo būdą, imituoja mitochondrijų DNR evoliuciją. H.pylori
'ai priežastinis vaidmuo kelių lėtinių skrandžio sąlygomis yra tik vienas iš daugelio dabartinių pavyzdžių žinoma ar įtariama vaidmenį infekcinio agento pirmaujančių lėtinių ligų. įtariama, bakterijos turi būti įtraukti į aterosklerozės, insulto, ir Krono ligos eigą, kadangi virusai yra žinoma, kad sukelti AIDS ir įvairių formų lėtinio hepatito. Gimdos kaklelio vėžys, kepenų ląstelių karcinoma, Burkito limfoma, Kapoši sarkoma, ir galbūt cukrinis diabetas yra taip pat žinoma arba įtariama, kad iš virusinės kilmės. Jei kai kurie iš visur lėtinių ligų pasirodyti bakterinės arba virusinės kilmės, visame pasaulyje apžvalgos šių patogenų žmonių populiacijose turėtų būti atliekami nedelsiant, todėl, kad žinios apie evoliuciją ir įvairovės šių ligų sukėlėjų gali būti įtrauktas į mokslinių tyrimų programas, skirtas pagerinti sąlygas, kad jie sukelia.

• Palyginimas augalų, naudojamų odos ir skrandžio problemų Trinidadas ir Tobagas su Azijos liaudies medicinoje
• Identifikavimas DNR metilinimas pokyčius, susijusius su žmogaus skrandžio cancer