Objavovanie ľudskú históriu od žalúdočných baktérií

Objavovanie histórie ľudského zo žalúdka baktériu
abstraktné
Nedávne analýzy ľudských patogénov ukázali, že ich evolučnej histórie sú zhodné s predpokladaným vzoru dávnych i moderných migráciu obyvateľov ľudských. Fylogeneticky stromy kmeňov baktérie Helicobacter pylori stroje a polyoma vírusu JC odobraté z geograficky odlišných skupín ľudí úzko koreluje s vzťahy populácií, v ktorom sa nachádzajú.
Charles Darwin zrejmé, že distribúcia a formy parazitov bolo evolučne významné. Všimol si, napríklad, že "... Pedicul [vši] umiestnené v rôznych krajinách z rôznych rás človeka ... sa líšia, a to nielen vo farbe, ale v štruktúre pazúry a končatín. V každom prípade v ktorý veľa vzorky boli získané rozdiely boli konštantné "[1]. Viac nedávno, niekoľko výskumných skupín [2-7] našli zaujímavé korelácia medzi evolučných vzťahov medzi rôznymi bakteriálnymi a vírusovými kmeňmi hostované ľuďmi a vzor migráciou moderných ľudí po celom svete.
Obzvlášť zaujímavý prípad je, že Helicobacter pylori
, gramnegatívne baktérie spojené s gastritídou, peptické vredy a rakovinou žalúdka, ktoré môžu infikovať až polovica všetkých ľudí [8]. Objav, že bakteriálne infekcie môže viesť k tomu, čo boli považované za chronické ochorenie [8] bol pozoruhodný príklad toho, že infekčné choroby doteraz neboli podmanil. Pokračujúce syndrómu získanej imunitnej nedostatočnosti (AIDS) epidémie, ohniská Ebola v strednej Afrike a súčasný šírenie vírusu West Nile v Spojených štátoch a ťažkého akútneho respiračného syndrómu (SARS) z Ázie poskytnúť dôkaz o všadeprítomnosť a zdravotných následkov infekčné agens dokonca vo veku očkovanie a antimikrobiálne a antivírusových terapií. Mnoho infekčných chorôb je myšlienka, že vznikli súbežne s rozvojom poľnohospodárstva a vzostupom mestského života. Ak namiesto toho vzťahy Mnoho patogénov 's ľuďmi sú oveľa staršie, to by nemalo byť prekvapením, že hlbšie evolučné vzťahy medzi ľuďmi a ich mikrobiálnych a vírusových útočníkov.
Evolučná história H. pylori
môže poskytnúť príklad o koevoluce baktérie a jeho pozná iba hostiteľa. H. pylori
genóm je relatívne malý na 1,67 megabases, s minimálnou doplnok metabolických génov [9]. Rozdiel medzi H. pylori
izolátov od rôznych ľudí, alebo dokonca jeden človek je veľký, čo vedie k unikátnych odtlačkov prstov pre takmer každý izolovať doteraz napísali. Kódujúce gény nie sú veľmi rôznorodé, avšak: väčšina dochádza k odchýlke v tretej polohe základne v kodónoch alebo prostredníctvom inverzie alebo transl-katióny, pričom kódované aminokyselinové sekvencie relatívne podobné [2]. Tento amino-kyselina konzervácie sekvencie je šťastie pre výskum vakcíny, ako vakcín, je pravdepodobné, že bude účinná na mnohých kmeňov. Oveľa zaujímavejšie je skutočnosť, že H. pylori
má extrémne vysokú rýchlosť rekombinácie, vyššia ako v skutočnosti, že z akéhokoľvek iného organizmu vyznačuje k dnešnému dňu [3, 10].
Normálne by mal byť taký vysoká miera rekombinácie aby vyvodil evolučnej histórie organizmu je veľmi ťažké, pretože informácie o pôvode jednotlivých mutácií by bolo stratené, pretože sa šíri po celej populácii. Ale v spojení s režimom prenosu H. pylori
, to extrémne vysoká miera rekombinácie môže byť v skutočnosti robiť evolučný závery jednoduchšie. Niekoľko štúdií silne naznačujú, že H. pylori
je obvykle odovzdávajú do rodiny, sa všeobecne z matky na dieťa [11, 12]. To znamená, že prenos H. pylori
do istej miery napodobňuje že materských prenášaných mitochondriálnej DNA [13]. Vzhľadom k tomu, mitochondriálnej DNA sa prenáša výhradne z jedného rodiča (matky) a nemá rekombináciu, sa ukázalo byť ideálny genetický systém pre vyvodzovanie ľudskú evolučnú históriu (pozri nižšie) [14, 15]. Ak H. pylori
je síce prevažne pre matku prenáša nové kmene všeobecne nebudú infikovať človeka počas svojho života; spolu s vysokou rýchlosťou rekombinácie, znamenalo by to, že mutácie, ktoré sa hromadia v populácii baktérií v žalúdku jedinca bude relatívne homogénna. To by malo viesť roj kmeňov, ktoré sú veľmi úzko súvisí so sebou, obsahuje veľa mutácií, ku ktorým došlo v jednotlivých baktérií. Roja nájdené v rôznych ľudí tak budú odlišné od seba navzájom, než v prípade, že bol menej rekombinácie.
Väčšina infekčné ochorenie rýchlo rozšírila po celom svete a kmeňov z rôznych regiónov sú pomerne podobné, ale počiatočné odber vzoriek H. pylori
od ľudí z rôznych oblastí sveta odhalil pomerne silné geografickej rozdelenie do európskych a typov Asian H. pylori
[2-4]. V poslednej dobe sa Falush a [5] kolegovia skúmali toto rozdelenie vo väčšom detaile. Po sekvenovania osem génov - celkom 3,850 nukleotidov - v 370 kmeňov odvodených od 27 ľudských populácií, našli 1,418 polymorfné nukleotidových pozícií. Oni potom použil nový analytický nástroj, štruktúra [16], ktorý bol vyvinutý na odvodenie ľudskou genetickú štruktúru z multilokusová dát genotypov. Program používa Bayesian metódy na identifikáciu podskupiny s výraznými allele frekvenciami, a zhluky podskupín, a to aj v prítomnosti rekombinácie [16]. Keď bola táto technika aplikovaná na H. pylori
sekvencií, boli nájdené štyri hlavné klastre - dvaja z Afriky a po jednom z Európy a Ázie (obrázok 1a) [5]. Obrázok 1 vzťahov medzi ľudskú populáciu, ktorá sa počíta od H. pylori
nájdené v žalúdku az mitochondriálnej údajov DNA. (A) Vzťahy medzi modernými subpopulácií H. pylori
[5]. Každé subpopulácie je reprezentovaná kruhom o priemere úmernú genetickej diverzity v ňom. Stredy kruhov sú spojené fylogenetického stromu ukazuje vzťahy medzi štyroch podskupín. Baktérie v jednotlivých subpopuláciách sa nachádzajú prevažne u ľudí, ktorí pochádzajú z regiónov uvedených. (B) Populácia úrovni fylogenetický strom H. pylori
geografických subpopulácií je ukázané na (a). (C) Medián spájanie sieť ľudských populácií odvodených od mitochondriálnej DNA [14]. Takáto sieť ukazuje alternatívne potenciálnu evolučnú vzťahy medzi zoskupeniami. Každý kruh predstavuje zhluk mitochondriálnych typov s priemerom úmerná frekvencii tohto typu v rámci subpopulácie. Všetky non-africkej populácie sú odvodené od jednej africkej línie; sieť vzťahov v rámci tejto línie sa zväčší (hore). (A, b) Prevzaté z [5]; (C) upravené z [14]
Každý nájdený Falush et al [5], môžu byť rozdelené do podskupín klastra .; Napríklad, klaster ďalej len "Afrika 1 'by sa mohol ďalej delia na západnej a juhoafrickej subclusters, a cluster východnej Ázie by mohli byť rozdelené do východnej Ázie, Amerind a maorským subclusters. Geografická oddielov v rámci európskych kmeňov 200 bol obzvlášť komplikovaná, pravdepodobne preto, že početné skupiny pozametal sem a tam po celej Európe za posledných niekoľko tisícročí. Európske kmene tiež občas sa objavil v Amerike, Austrálii a medzi Juhoafričanov, pravdepodobne odráža koloniálnej dobytie.
Fylogeneticky vzťahy týchto zhlukov (Obrázok 1B) a ich ďalšie členenie [5] ukazujú vzor podobný tomu, ktorý získa za použitia mitochondriálnej DNA variácie (Obrázok 1C) [14, 15]. Moderné ľudský genofond, ako vyplýva z mitochondriálnej DNA a potvrdené Y štúdie chromozómov, je myšlienka k mali afrického pôvodu pred asi 150,000-200,000 rokmi [14, 15, 17, 18]. Pôvodný ľudská populácia potom sa rozšíril a spestril v celej Afrike za takmer 100 tisíc rokov, než zhruba pred 50.000-60.000 rokmi expandovať do západnej Ázii a Európe a do južnej a východnej Ázie, ktorý nahradí súčasný archaické populácie ľudí v týchto regiónoch. Nasledujúce migrácia rozšíril do Australázie pred 40,000 rokmi, potom sa na tichomorských ostrovoch a neskôr aj do Severnej Ameriky, približne pred 15.000 rokmi (obrázok 2) [14, 15, 17, 18]. Pozoruhodný podobnosť medzi týmto pohľadom na ľudskej histórii a výsledky zo štúdií H. pylori
viedli Falush a kolegovia [5], rovnako ako ostatné [2] k záveru, že H. pylori
evolúcie nasledoval cestu moderného človeka expanzie a migrácie. Táto práca teda poskytuje iný typ dát pre analýzu ľudskej evolúcie a migrácie, nezávislý na mitochondriálnej DNA a Y chromozómy, ktorý bude cenný v ďalšom štúdiu. Bohužiaľ však, odhad divergenciu pochádza z baktérie H. pylori
je obzvlášť ťažké, vzhľadom k extrémne vysokej rýchlosti rekombinácie [10]. Dodatočné vzorkovanie a analytické techniky môže byť potrebná za účelom ďalšieho testovania migračnej hypotézu. Obrázok 2 Mapa vzoru expanzie a migrácie moderných ľudí po celom svete, získané zo štúdií na mitochondriálnej DNA a Y chromozómy [14, 15, 17, 18]. Čísla ukazujú približný čas (v rokoch pred súčasnosťou), keď moderní ľudia sa prvýkrát objavil v uvedenom regióne boli tiež navrhoval.
Iných patogénov sledovať evolučnej histórie podobné ich hostiteľov. Jeden z najzaujímavejších príkladov, aj keď s non-ľudského hostiteľa, je to, že vošiek, baktérie nájsť v nich, a dva plazmidy spojené s baktérií. Funk et al.
[19] zistilo, že odvodené intraspecifrc phylogenies týchto štyroch genómy boli úplne zhodné. Po návrate do ľudských patogénov, ľudský polyomavirus JC vírus (JCV), môžu byť rozdelené do genotypov, ktoré zodpovedajú hlavných kontinentálnych pevnín [6]. Ako H. pylori
, JCV - čo môže spôsobiť progresívna multifokálna leukoencefalopatia (strata myelinizácie v centrálnom nervovom systéme) - je medzi ľuďmi v dôsledku familiárna prenosu veľmi rozšírený. Boli definované celkom 12 známych podtypov, s európskymi, africkými a ázijskými rozdelenie [7]. Hoci priame závery z afrického pôvodu JCV sú problematické, pretože neexistuje žiadny vhodný outgroup, s ktorými zakoreniť fylogenetický strom, keď sa predpokladá, africký pôvod, rozumný evolučnej histórie môže byť predpokladal (obrázok 3) [7]. Rovnako ako u H. pylori
, odvodzovať molekulárnej divergenciu termín je v súčasnej dobe problematická pre JCV. Ďalšie vyšetrovanie do evolučnej histórii týchto ľudských patogénov je preto nevyhnutné. Obrázok 3 Vzťahy ľudský polyoma JC vírusom (JCV) podtypy nájdené u ľudí z rôznych častí sveta [7]. Písmená odkazujú na jednotlivé podtypy. (A) predpokladal vzor šírenie JCV podtypov po svete (s výnimkou Americas); (B) odvodený fylogenetický JCV podtypov, pričom sa predpokladá afrického pôvodu na vírus. Prevzaté z [7].
Objasnenie zákonitosti vývoja ľudskej patogény môžu v konečnom dôsledku poskytnúť dodatočné dôkazy nielen o ich histórii, ale aj o ľudskej evolúcii a histórii. To bude platí najmä patogénov, ako je H. pylori
, ktoré majú prevažne medzi matkou a dieťaťom spôsob prenosu, napodobňovanie mitochondriálnej DNA evolúcie. H. pylori
je kauzativní úlohy v niekoľkých chronických žalúdočných podmienok je len jedným z mnohých súčasných príkladov známe alebo sa predpokladá úloha infekčného agens, vedúce k chronickým ochorením. Baktérie sa podozrenie, že sú zapojené do rozvoja aterosklerózy, mŕtvice, a Crohnovej choroby, zatiaľ čo vírusy, je známe, že vedú k AIDS a rôznych foriem chronickej hepatitídy. rakovina krčka maternice, hepatocelulárny karcinóm, Burkittov lymfóm, Kaposiho sarkóm, a možno diabetes mellitus sú buď známe, alebo sa predpokladá, že je vírusového pôvodu. Ak sú niektoré z všadeprítomné chronických ochorení ukáže byť bakteriálneho alebo vírusového pôvodu, celosvetové prieskumy týchto patogénov v ľudských populácií by malo byť vykonané okamžite, takže znalosti o vývoji a rozmanitosť týchto patogénov, môžu byť začlenené do výskumných programov, ktorých cieľom je zlepšiť podmienky, ktoré spôsobujú.

• Porovnanie rastlín používaných pre kožné a žalúdočné ťažkosti Trinidad a Tobago s ázijskou Porovnanie ethnomedicine
• Identifikácia DNA zmeny metylácie spojená s ľudskou žalúdočnej cancer