Обнаружив историю человечества от бактерий желудка

Обнаружив человеческую историю от бактерий желудка
Аннотация
Недавно проведенный анализ патогенов человека показали, что их эволюционные истории совпадают с гипотетической картины древних и современных миграций населения человека. Дендрограмм штаммов бактерии Helicobacter Pylori
и полиомы JC вируса, взятого из географически разнообразных групп людей тесно коррелирует с отношениями популяций, в которых они найдены.
Чарльз Дарвин признал, что распределение и формы паразиты эволюционно значимым. Он отметил, например, что "... Pediculi [вошь], собранные в разных странах из разных человеческих рас ... отличается, не только в цвете, но и в структуре их когтями и конечностей. В каждом случае в который многие образцы были получены различия были постоянными "[1]. Совсем недавно, несколько исследовательских групп [2-7] нашли интересные корреляции между эволюционных взаимоотношений между различными бактериальных и вирусных штаммов, размещенных на людей и картины миграций современных людей по всему миру.
Особенно интересный случай является то, что хеликобактерной
, грамотрицательная бактерия, связанная с гастритом, язвенной болезни и рака желудка, что может заразить до половины всех [8] человека. Открытие того, что бактериальная инфекция может привести к тому, что были рассмотрены хроническими заболеваниями [8] был ярким примером того, что инфекционные заболевания еще не завоеванной. Продолжающееся синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД), вспышки лихорадки Эбола в Центральной Африке, и в настоящее время распространение вируса Западного Нила в Соединенных Штатах и ​​тяжелого острого респираторного синдрома (SARS) из Азии свидетельствуют о последствиях распространенностью и здоровье инфекционные агенты даже в возрасте вакцинации и противомикробные и противовирусные терапии. Многие инфекционные заболевания, как полагают, возникли одновременно с развитием сельского хозяйства и ростом городской жизни. Если, вместо этого, отношения многих патогенных микроорганизмов с людьми намного старше, это не было бы удивительно, чтобы найти более глубокие эволюционные связи между людьми и их микробных и вирусных захватчиков.
Эволюционная история хеликобактерной
может привести пример из коэволюции бактерии и ее единственного известного хозяина. В антихеликобактерную
геном относительно мал при 1,67 megabases, с минимальным дополнением метаболических генов [9]. Расхождение между H. Pylori
изолирует от разных людей или даже от одного человека велика, что приводит к уникальным отпечаткам пальцев для почти каждый изолят до сих пор набирается. Гены, кодирующие не очень разнообразны, однако: большая часть вариации происходит в третьем положении основания внутри кодонов или через инверсий или translo-катионов, в результате чего кодированные аминокислотные последовательности относительно сходными [2]. Эта последовательность сохранения аминокислотному удачен для исследования вакцины, в качестве одной вакцины, вероятно, будет эффективным на многих штаммов. Более интересным является тот факт, что антихеликобактерную
имеет чрезвычайно высокую скорость рекомбинации, выше, на самом деле, чем у любого другого организма характеризуется на сегодняшний день [3, 10].
Обычно, такая высокая скорость рекомбинации будет сделать выводя эволюционная история организма очень трудно, так как информация о происхождении каждой мутации будут потеряны, как она распространяется по всей популяции. Но в сочетании с режимом передачи антихеликобактерной
, это чрезвычайно высокая скорость рекомбинации может фактически сделать эволюционные выводы проще. Ряд исследований убедительно показывают, что H. пилори
обычно передается в семьях, как правило, от матери к ребенку [11, 12]. Таким образом, передача антихеликобактерной
в некотором смысле имитирует из матерински переданной митохондриальной ДНК [13]. Поскольку митохондриальная ДНК передается только от одного из родителей (мать) и не рекомбинируют, она оказалась идеальной генетической системы для выводя человеческой эволюционной истории (смотри ниже) [14, 15]. Если H. Pylori
действительно преимущественно матерински передается, новые штаммы, как правило, не инфицируют человека в течение жизни; в сочетании с высокой скоростью рекомбинации, то это означало бы, что мутации, которые накапливаются в популяции бактерий в желудке индивидуума будет относительно однородным. Это должно привести к роем штаммов, которые очень тесно связаны друг с другом, содержащие многие мутации, которые произошли в отдельных бактерий. Рои, найденные в разных людей, таким образом, будет более отличаться друг от друга, чем если бы было меньше рекомбинация.
Большинство инфекционных заболеваний, быстро распространилось по всему миру, и штаммы из различных регионов относительно сходны, но первоначальная выборка антихеликобактерной
от людей из разных регионов мира выявили достаточно сильное географическое разделение в европейские и азиатские H. Pylori
типов [2-4]. В последнее время Falush и его коллеги [5] исследовали этот секционирование более подробно. После секвенирования генов восемь - в общей сложности 3850 нуклеотидов - в 370 штаммов, полученных из 27 человеческих популяций, они обнаружили 1418 полиморфные нуклеотидные позиции. Затем они применили новый аналитический инструмент, структура [16], который был разработан, чтобы вывести генетическую структуру человека от мультилокусных данных генотипов. Программа использует байесовский методы для идентификации подгруппы с характерными частотами аллелей, а также кластеров подгрупп, даже при наличии рекомбинации [16]. Когда этот метод был применен к H. Pylori
последовательностей, были найдены четыре основные группы - две из Африки и по одному из Европы и Азии (рис 1а) [5]. Рисунок 1 Отношения между человеческими популяциями, рассчитанная по хеликобактерной
найдены в желудках и из данных митохондриальной ДНК. (А) Отношения между современными субпопуляций антихеликобактерной
[5]. Каждый субпопуляции представлено окружности с диаметром, пропорциональным генетического разнообразия внутри него. Центры окружностей соединены филогенетического дерева, показывая взаимосвязи между четырьмя подгруппах. Бактерии в каждой субпопуляции встречаются преимущественно у людей, которые происходят из регионов, показанных. (Б) на уровне населения филогенетическое дерево из H. Pylori
географических субпопуляций показано на (а). (С) медианного присоединения сети человеческих популяций, полученных из митохондриальной ДНК [14]. Такая сеть показывает альтернативные потенциальные эволюционные связи между кластерами. Каждый круг представляет собой кластер из митохондриального типов с диаметром, пропорциональную частоте этого типа в подгруппах. Все неафриканские популяции происходят из одной африканской родословной; сеть отношений внутри этой линии увеличивается (вверху). (А, б) адаптировано из [5]; (С) заимствована из [14]
Каждый кластер найден Falush и его коллегами [5] можно разделить на подгруппы. например, кластер в "Африка 1" может быть подразделена дальше в Западной и Южной Африки подкластеров, и кластер Восточной Азии можно разделить на Восточной Азии, Америндская и Маори подкластеров. Географическое разделение в пределах 200 европейских штаммов была особенно сложной, предположительно потому, что многочисленные группы прокатились взад и вперед по всей Европе в течение последних нескольких тысячелетий. Европейские штаммы также иногда появились в Северной и Южной Америке, Австралии, а также среди жителей Южной Африки, предположительно отражая колониальных завоеваний.
Филогенетические связи этих кластеров (рис 1b) и их подразделений [5] показывают картину, аналогичную полученной с использованием митохондриальной ДНК изменение (рис 1в) [14, 15]. Современный человек генофонд, как и выведено из митохондриальной ДНК и подтверждается исследованиями хромосом Y, как полагают, имели африканское происхождение около 150,000-200,000 лет назад [14, 15, 17, 18]. Оригинальный человек населения затем распространилась и диверсифицированных по всей Африке в течение почти 100 тысяч лет, до расширения в Западной Азии и Европе и в Южной и Восточной Азии около 50.000-60.000 лет назад, заменив существующие архаичные популяции людей в этих регионах. Последующие миграции распространились в Австралию на 40000 лет назад, а затем на островах Тихого океана, а затем в Северную Америку, примерно 15 000 лет назад (Рисунок 2) [14, 15, 17, 18]. Замечательное сходство между этой точкой зрения человеческой истории и результатами исследований антихеликобактерной
привели Falush и его коллеги [5], а также другие [2], чтобы сделать вывод, что H. Pylori
эволюция пошла по пути современной человеческой экспансии и миграции. Таким образом, эта работа дает другой тип данных для анализа человеческой эволюции и миграции, независимо от митохондриальной ДНК и Y хромосомы, которые будут иметь важное значение в дальнейших исследованиях. К сожалению, однако, оценивая расхождение дат от хеликобактерной
особенно трудно из-за чрезвычайно высокой скорости рекомбинации [10]. Дополнительный отбор проб и аналитические методы могут потребоваться для дальнейшей проверки миграционную гипотезу. Рисунок 2 Отображение рисунка расширения и миграции современных людей по всему миру, получены в результате исследований митохондриальной ДНК и Y хромосомы [14, 15, 17, 18]. Цифры указывают приблизительное время (в годы до настоящего времени), когда современные люди впервые появились в указанной области.
Другие патогены также были предложены следовать эволюционной истории, похожими на своих хозяев. Одним из наиболее интересных примеров, хотя и с не-человеческого организма, является то, что тли, бактерии, которая находится внутри них, и две плазмиды, связанные с бактерией. Funk и др.
[19] установлено, что выведенные intraspecifrc филогении этих четырех геномами были полностью конгруэнтны. Возвращаясь к патогенами человека, человеческий полиомавирусов вирус JC (JCV) можно разделить на генотипов, которые соответствуют основным континентальных массивов суши [6]. Как и H. Pylori
, JCV - что может привести к прогрессивной мультифокальной лейкоэнцефалопатия (потеря миелинизации в центральной нервной системе) - очень распространена среди людей в результате передачи наследственной. В общей сложности 12 известных подтипов были определены, с Европы, Африки и Азии распределений [7]. Хотя прямые выводы из африканского происхождения для JCV являются проблематичными, потому что нет подходящей внешней группы, с которой укоренить филогенетическое дерево, когда предполагается африканский происхождение, разумный эволюционная история может быть выдвинута гипотеза (рисунок 3) [7]. Как и с H. Pylori
, выводя молекулярное расхождение дат в настоящее время проблематично для JCV. Дальнейшие исследования в эволюционной истории этих человеческих патогенов Поэтому необходимо. Рисунок 3 Отношения человеческого вируса полиомы JC (JCV) подтипы, найденные у людей из разных частей мира [7]. Письма относятся к отдельным подтипов. (А) выдвинули гипотезу, картина распространения JCV подтипы по миру (за исключением Северной и Южной Америки); (Б) подразумеваемые филогения JCV подтипов, предполагая африканского происхождения для вируса. Взято из [7].
Освещающий закономерности эволюции человеческих патогенов может, в конечном счете, дают дополнительные данные не только об их истории, но и о человеческой эволюции и истории. Это будет особенно актуально для патогенных микроорганизмов, таких как H. пилори
которые имеют преимущественно матери и ребенка режим передачи, имитируя эволюции митохондриальной ДНК. причинную роль в нескольких хронических заболеваний желудка H. Pylori
's является лишь одним из многих современных примеров известной или предполагаемой роли инфекционного агента, ведущего к развитию хронических заболеваний. Бактерии, как предполагается, участвуют в развитии атеросклероза, инсульта и болезни Крона, в то время как вирусы, как известно, приводит к СПИДу и различными формами хронического гепатита. Рак шейки матки, гепатоцеллюлярный рак, лимфома Беркитта, саркома Капоши, и, возможно, сахарный диабет также либо известны, либо предположительно вирусного происхождения. Если некоторые из вездесущих хронических заболеваний оказываются бактериального или вирусного происхождения, во всем мире исследования этих патогенов в популяциях человека следует проводить немедленно, так что знания об эволюции и разнообразия этих патогенов могут быть включены в научно-исследовательских программ, направленных на улучшить условия, которые они вызывают.

• Сравнение растений, используемых для лечения кожных и желудочных проблем в Тринидад и Тобаго с азиатской этн…
• Выявление изменений метилирования ДНК, связанных с человеческим желудочным cancer