Antik DNA ile Sıtmanın Kökeni ve Yayılışı Anlaşılıyor

Bilim insanları en ölümcül iki sıtma paraziti olan Plasmodium vivax ve Plasmodium falciparum’un antik genomlarını yeniden yapılandırdı.

Almanya’nın Leipzig kentindeki Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, yeni bir çalışmada sıtmanın son 5.500 yıllık evrimsel tarihini ve küresel yayılımını yeniden yapılandırdı. Araştırma, ticaret, savaş ve sömürgeciliğin sıtmanın yayılmasındaki başlıca katalizörler olduğunu ortaya koydu.

Dünyanın en ölümcül bulaşıcı hastalıklarından biri olan sıtmaya, enfekte Anofel sivrisineklerinin ısırığıyla bulaşan birkaç tür tek hücreli parazit neden oluyor. Büyük kontrol ve imha çabalarına rağmen, dünya nüfusunun neredeyse yarısı hâlâ sıtmaya yakalanma riski taşıyan bölgelerde yaşıyor. Dünya Sağlık Örgütü’ne göre, sıtma her yıl yaklaşık 250 milyon enfeksiyona ve 600.000’den fazla ölüme neden oluyor.

Bu muazzam modern etkinin ötesinde, sıtma, evrimsel tarihimizi güçlü bir şekilde şekillendirdi. Günümüzde büyük ölçüde tropikal bir hastalık olmasına rağmen, yalnızca bir yüzyıl önce patojenin yayılım alanı kuzey ABD, güney Kanada, İskandinavya ve Sibirya dahil olmak üzere dünya kara yüzeyinin yarısını kapsıyordu.

(İlgili: Papua Yeni Ginelilerin Denisovalı Genleri, Onları Sıtmadan Koruyor)

Çalışmanın baş yazarı Megan Michel; sıtmanın mirasının genomlarımızda yazılı olduğunu belirtiyor. Michel, “Orak hücre hastalığı gibi yıkıcı kan bozukluklarından sorumlu olan genetik varyantların, sıtma enfeksiyonuna karşı kısmi direnç sağladıkları için insan popülasyonlarında devam ettiğinin düşünüldüğünü” söylüyor.

Bu evrimsel etkiye rağmen, sıtma parazitlerinin en ölümcül iki türü olan Plasmodium falciparum ve Plasmodium vivax‘ın kökenleri ve yayılımı hala gizemini koruyor. Sıtma enfeksiyonları, insan iskelet kalıntılarında gözle görülür net izler bırakmaz ve tarihi metinlerdeki yetersiz referansların deşifre edilmesi zor olabilir. Ancak, antik DNA alanındaki son gelişmeler, insan dişlerinin, kişinin ölüm anında kanında bulunan patojenlerin izlerini koruyabildiğini ve bu sayede arkeolojik kayıtlarda normalde görülmeyen hastalıkların incelenmesine olanak sağladığını ortaya koydu.

Sıtmanın esrarengiz tarihini keşfetmek amacıyla, 80 kurum ve 21 ülkeyi temsil eden uluslararası bir araştırmacı ekibi, beş kıtada 5.500 yıllık insanlık tarihine yayılan sıtma ile enfekte 36 bireyden elde edilen antik Plasmodium genom verilerini yeniden yapılandırdı. Bu eski sıtma vakaları, sıtmanın dünya çapındaki yayılımını ve küresel, bölgesel ve hatta bireysel ölçeklerdeki tarihsel etkisini yeniden yapılandırmak için benzeri görülmemiş bir fırsat sunuyor.

Amerika kıtalarındaki biyomoleküler kırıntıları takip etmek

Sıtma, günümüzde Amerika kıtasının tropikal bölgelerinde endemiktir. Bilim insanları, ılıman iklimlerde hayatta kalmaya adapte olmuş bir sıtma türü olan P. vivax’ın kıtanın insanlarla dolmasıyla birlikte Bering Boğazı üzerinden mi yoksa Avrupa kolonizasyonunun ardından mı gelmiş olabileceğini uzun süredir tartışıyorlar. Parazitlerin Amerika’ya yolculuğunu izlemek için ekip, doğu Peru And Dağları’nın uzak sisli ormanlarında yer alan yüksek rakımlı bir bölge olan Laguna de los Cóndores’ten sıtma ile enfekte olmuş bir bireyin antik DNA’sını analiz etti.

Genomik analiz, Laguna de los Cóndores P. vivax türü ile antik Avrupa P. vivax türü arasında dikkate değer bir benzerlik olduğunu ortaya çıkardı. Bu da, Avrupalı ​​sömürgecilerin, bu türü temastan sonraki ilk yüzyıl içinde Amerika’ya yaydıklarını kuvvetle düşündürüyor. Helsinki Üniversitesi ve Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı olan ortak yazar Evelyn Guevara’ya göre; savaş, köleleştirme ve nüfusun yer değiştirmesiyle daha da artan bulaşıcı hastalıklar, sıtma da dahil olmak üzere, sömürge döneminde Amerika’nın yerli halklarını harap etti; bazı yerlerde ölüm oranları yüzde 90’a kadar çıktı.

Ekip ayrıca, Laguna de los Cóndores türü ile 400 ila 500 yıl sonraki modern Peru P. vivax popülasyonları arasındaki genetik bağlantıları da ortaya çıkardı. Çalışmanın ortak yazarı Eirini Skourtanioti’ye göre; veriler, sıtmanın bugün nispeten uzak bir bölgeye hızla yayıldığını göstermenin yanı sıra, patojenin orada büyüdüğünü, endemik bir odak oluşturduğunu ve bugün hala Peru’da insanları enfekte eden parazitlerin ortaya çıkmasına neden olduğunu gösteriyor.

Sıtma Avrupa’da yayılıyor

Sıtmanın yayılmasında sömürgeciliğin rolü Amerikalar’da açıkça görülürken, ekip Atlantik’in diğer yakasında sıtmanın bölgesel yayılımını şekillendiren askeri faaliyetleri ortaya çıkardı. Belçika’nın Mechelen kentindeki Gotik St. Rombout Katedrali’nde bulunan mezarlık, erken modern Avrupa’daki ilk kalıcı askeri hastanenin (MS 1.567-1.715) bitişiğinde yer alıyordu.

Antik insan ve patojen DNA’sı, askeri hastanenin inşasından önce gömülen genel nüfus arasında yerel P. vivax vakalarını tespit ederken, inşasından sonra gömülen bireyler arasında daha öldürücü olan P. falciparum sıtması vakaları vardı. En ilginci ise, askeri hastane döneminden itibaren yerel olmayan erkek bireylerde daha fazla sıtma vakası gözlemleniyordu. Ortak yazar Federica Pierini, ayrıca, sona ermeden önce Akdeniz iklimlerinde gelişen ancak bu dönemde Alplerin kuzeyinde endemik olduğu düşünülmeyen bir tür olan P. falciparum ile enfekte olmuş birkaç bireyi de tespit ettiklerini belirtiyor.

Bu öldürücü vakalar, muhtemelen 80 Yıl Savaşları sırasında Habsburg Flanders Ordusu’nda savaşmak üzere kuzey İtalya, İspanya ve diğer Akdeniz bölgelerinden toplanan askerlerden oluşan, çeşitli Akdeniz kökenlerine sahip yerel olmayan erkek bireylerde bulundu.

Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü’nde Hesaplamalı Patogenomik Grup Lideri Alexander Herbig, günümüzde ılıman Avrupa’da görülen ve havaalanı sıtması olarak adlandırılan vakalara benzer şekilde, büyük ölçekli asker hareketlerinin bu dönemde sıtmanın yayılmasında önemli bir rol oynadığını tespit ettiklerini belirtiyor.

Herbig, “Küreselleşen dünyamızda, enfekte olmuş yolcular Plasmodium parazitlerini, sıtmanın artık ortadan kaldırıldığı bölgelere geri taşıyor ve bu parazitleri taşıyabilen sivrisinekler, devam eden yerel bulaşma vakalarına bile yol açabiliyor. Her ne kadar Avrupa’da sıtma enfeksiyonunun görünümü bugün 500 yıl öncesine göre kökten farklı olsa da, insan hareketliliğinin sıtma riskini şekillendirme şekillerinde paralellikler görüyoruz.” diyor.

Himalaya ticareti ve şaşırtıcı bir yüksek rakım enfeksiyonu

Ekip, beklenmedik bir şekilde, dünyanın diğer ucunda, Nepal’in Mustang Bölgesi’ndeki Kali Gandaki Nehri Vadisi boyunca yer alan yüksek Himalaya bölgesi Chokhopani’de (yaklaşık MÖ 800), bilinen en eski P. falciparum sıtması vakasını tespit etti. Deniz seviyesinden 2800 metre yüksekte bulunan bölge, hem sıtma parazitinin hem de Anofel sivrisineklerinin yaşam alanının çok dışında yer alıyor.

Ortak yazar Christina Warinner, Chokhopani’yi çevreleyen bölgenin soğuk ve oldukça kuru olduğunu, bu yükseklikte ne parazit ne de sıtmayı bulaştırabilen sivrisineklerin hayatta kalamayacağını belirtiyor. Warinner’e göre, bu, oldukça kilit bir soruyu gündeme getiriyordu: Chokhopani bireyi, sonuçta ölümüne yol açabilecek sıtma enfeksiyonunu nasıl kaptı?

Genetik analizi, enfekte bireyin yüksek rakımda yaşam için genetik adaptasyonlara sahip yerel bir erkek olduğunu ortaya çıkardı. Bununla birlikte, Chokhopani ve yakınlardaki diğer bölgelerdeki arkeolojik kanıtlar, bu Himalaya popülasyonlarının aktif olarak uzun mesafeli ticaretle uğraştığını gösteriyor.

Bölgedeki kazıları uzun mesafeli ticaret bağlantılarını ortaya çıkaran ve çalışmanın ortak yazarlarından olan Kaliforniya Üniversitesi’nden Profesör Mark Aldenderfer, bugün bu bölgelerin uzak ve erişilemez olduğunun düşünüldüğünü, ancak aslında Kali Gandaki Nehri Vadisi’nin, Tibet Platosu’ndaki insanları Hint yarımadasına bağlayan bir tür Himalayalar arası otoyol görevi gördüğünü belirtiyor.

Aldenderfer’e göre, Chokhopani’nin mezar odalarından çıkarılan bakır eserler, Mustang’ın eski sakinlerinin kuzey Hindistan’ı da içeren daha büyük değişim ağlarının bir parçası olduğunu ve günümüzde sıtmanın endemik olduğu Nepal ve Hindistan’ın Terai bölgesinin alçakta bulunan, drenajı zayıf bölgelerine ulaşmak için çok uzağa gitmenize gerek olmadığını kanıtlıyor.

Ekip, adamın muhtemelen ticaret veya başka amaçlarla daha düşük rakımlı sıtma endemik bir bölgeye seyahat ettiğine ve daha sonra gömüldüğü Chokhopani’ye geri döndüğüne veya geri getirildiğine inanıyor. Antik DNA’nın ortaya çıkardığı ayrıntılar, sıtma gibi bulaşıcı hastalıkların geçmişte nasıl yayıldığına ve günümüzdeki hastalık ortamına nasıl yol açtığına dair ipuçları veriyor.

Dinamik bir hastalığın geçmişi ve geleceği

Bugün, sıtmaya ilişkin insan deneyimi bir dönüm noktasında. Sivrisinek kontrolündeki ilerlemeler ve uyumlu halk sağlığı kampanyaları sayesinde sıtma ölümleri 2010’larda tüm zamanların en düşük seviyesine ulaştı. Ancak, sıtma ilaçlarına dirençli parazitlerin ve böcek ilaçlarına dirençli taşıyıcıların ortaya çıkışı, onlarca yıldır kaydedilen ilerlemeyi tersine çevirme tehlikesi yaratırken, iklim değişikliği ve çevresel tahribat, yeni bölgeleri sıtma taşıyıcı türlere karşı savunmasız hale getiriyor. Ekip, antik DNA’nın bu halk sağlığı tehdidini anlamak ve hatta onunla mücadele etmek için ek bir araç sağlayabileceğini umuyor.

Max Planck Evrimsel Antropoloji Enstitüsü Arkeogenetik Direktörü olan kıdemli yazar Johannes Krause, ilk kez, Avrupa gibi sıtmanın artık yok edildiği bölgelerdeki eski parazit çeşitliliğini keşfedebildiklerini söylüyor. Krause, “Hareketliliğin ve nüfusun yer değiştirmesinin geçmişte sıtmayı nasıl yaydığını görüyoruz, tıpkı modern küreselleşmenin bugün sıtmadan arınmış ülkeleri ve bölgeleri yeniden yayılmaya karşı savunmasız hale getirmesi gibi. Sıtma gibi eski hastalıkları incelemenin, bugün yaşadığımız dünyayı şekillendirmeye devam eden bu organizmaları anlamak için yeni bir pencere açacağını umuyoruz.” diye belirtiyor.

Max-Planck-Gesellschaft. 12 Haziran 2024.

Makale: Michel, M., Skourtanioti, E., Pierini, F. vd. 2024. Ancient Plasmodium genomes shed light on the history of human malaria. Nature.