Odkrivanje človeško zgodovino iz želodca bacteria

odkriva človeško zgodovino od želodčnih bakterij
so Abstract
Nedavne analize človeških patogenov pokazala, da so njihove evolucijske zgodovine ujemajo z hipotetiĉno vzorec starih in modernih migracij prebivalstva. Filogenetskih dreves sevov bakterije Helicobacter pylori
in virusom polyoma JC vzet iz geografsko različnih skupin ljudi v tesni povezavi z razmerji populacijah, v katerih se nahajajo.
Charles Darwin priznati, da distribucijo in obliki paraziti je evolucijsko pomembna. Opozoril je, na primer, da »... Pediculi [uši] zbirajo v različnih državah iz različnih ras človeka ... razlikujejo, ne le v barvi, ampak v strukturi njihovih krempljev in udov. V vsakem primeru ki so bili mnogi osebki pridobljeni razlike so bile konstantne "[1]. V zadnjem času so številne raziskovalne skupine [2-7] je pokazala zanimive korelacije med sorodstvenih med različnimi bakterijskih in virusnih sevov za ljudi in vzorec migracij sodobnih ljudi po vsem svetu gosti.
A še posebej zanimiv primer je, da Helicobacter pylori
, Gramu negativna bakterija povezan z gastritis, peptične razjede in raka želodca, ki lahko okužijo največ polovica vseh ljudeh [8]. Odkritje, da bi lahko bakterijska infekcija vodi do [8], kar se je štelo kroničnih bolezni je presenetljiv primer dejstva, da so infekcijske bolezni še ni osvojeno. Epidemija nadaljuje sindrom pridobljene imunske pomanjkljivosti (AIDS), izbruhi ebole v osrednji Afriki, in trenutno širjenje virusu zahodnega Nila v ZDA in sindroma akutnega oteženega dihanja (sars), iz Azije dokazilo o množičnosti in zdravstvenih posledic infekcijam tudi v starosti cepljenja in antimikrobno in protivirusnimi terapij. Mnoge nalezljive bolezni so mislili, da so se sočasno pojavile z razvojem kmetijstva in dvig urbanega življenja. Če pa se odnosi mnogih patogenih organizmov "z ljudmi, so veliko starejši, ne bi bilo presenetljivo, da globlje evolucijske povezave med ljudmi in njihovo mikrobov in virusne vsiljivci.
Evolucijska zgodovina H. pylori
lahko služijo kot primer o koevolucija bakterije in njegovo samo znana gostitelja. H. pylori
genom je relativno majhna pri 1,67 megabaz, z minimalno dopolnilo metaboličnih genov [9]. Razlike med H. pylori
izolatov iz različnih ljudi ali celo ena oseba je velika, kar vodi do edinstvene prstne odtise za skoraj vsak izolat doslej vnesli. Za kodiranje geni niso zelo raznolika, vendar: večina variacije se pojavi v tretjem osnovnem položaju v kodonoma ali prek inverzije ali translo-kationov, ki zapušča kodirane amino kislin sekvence relativno podobna [2]. Ta amino kisline ohranjanje zaporedje srečo za raziskave cepiv, saj je verjetno, da bo učinkovit na številnih sevov eno cepivo. Bolj zanimivo je dejstvo, da H. pylori
ima izjemno visoko stopnjo rekombinacije, v resnici višji od katerega koli drugega organizma značilna doslej [3, 10].
Običajno, bi tako visoka stopnja rekombinacije da sklepanje evolucijski zgodovini organizma je zelo težko, saj bi informacije o izvoru vsakega mutacije izgubi se širi po vsej populaciji. Toda skupaj z načinom prenosa H. pylori
, lahko ta izjemno visoka stopnja rekombinacije v dejstvu, da evolucijski sklepi lažje. Številne študije nakazujejo, da je H. pylori
običajno prenaša v družinah, v glavnem z matere na otroka [11, 12]. Tako je prenos H. pylori
na nek način posnema da materinih prenašajo mitohondrijske DNK [13]. Ker je mitohondrijska DNK prenaša le z enim od staršev (matere) in ne rekombinacije, se je izkazala za idealno genetski sistem sklepanja človeško evolucijsko zgodovino (glej spodaj) [14, 15]. Če H. pylori
je res pretežno maternalnih prenaša, bo novi sevi splošno ne okužijo osebo v svojem življenju; skupaj z visoko stopnjo rekombinacije, bi to pomenilo, da bodo mutacije, ki se kopičijo v populaciji bakterij v posameznika želodca relativno homogena. To naj bi vplivalo na roj sevi, ki so tesno povezane med seboj, ki vsebuje številne mutacij, ki so se pojavili v posameznih bakterij. najdemo v različnih ljudi gruče bo tako bolj različna drug od drugega, kot če je bilo manj rekombinacija.
Večina nalezljive bolezni hitro širijo po vsem svetu in sevov iz različnih regijah relativno podobna, vendar začetno vzorčenje H. pylori
od ljudi iz različnih regijah sveta, je pokazala precej močan geografsko razdelitev v evropskih in azijskih H. pylori
vrst [2-4]. V zadnjem času so Falush in [5] kolegi preučila to delitev podrobneje. Po zaporedja osem genov - skupno 3.850 nukleotidov - v 370 sevov, ki izhajajo iz 27 populacije ljudi, so našli 1.418 polimorfne položaje nukleotidov. Nato je uporabil novo analitično orodje, strukture [16], ki je bil razvit sklepati človeške genetske strukture iz multilocus podatkov genotipov. Program uporablja Bayesove metode za ugotavljanje podskupin z izrazitimi alelov frekvenc, in grozdov podskupin, tudi v prisotnosti rekombinacije [16]. Ko je bila ta tehnika se uporablja za H. pylori
zaporedij, so bile ugotovljene štiri glavne grozdi - dva iz Afrike in po eden iz Evrope in Azije (slika 1a) [5]. Slika 1 razmerij med populacijo ljudi, kakor je izračunano iz H. pylori PODJETJA
najdemo v želodcih in iz podatkov mitohondrijska DNK. (A) Razmerja med sodobnimi podpopulacij H. pylori
[5]. Vsaka podskupina je predstavljen s krogom s premerom sorazmerna s genetske raznolikosti v njej. Centri krogov se pridružila filogenetsko drevo, ki prikazuje razmerja med štirimi skupinami prebivalstva. Bakterije v vsaki podskupini najdemo predvsem pri ljudeh, ki izvirajo iz regij prikazanih. (B) na ravni populacije filogenetsko drevo na H. pylori
geografskimi skupinami prebivalstva je prikazano v (a). (C) srednja-pridružil mrežo populacije ljudi, ki izhajajo iz mitohondrijske DNK [14]. Takšna mreža kaže alternativne morebitne evolucijske odnose med skupinami. Vsak krog predstavlja skupek mitohondrijskih tipov s premerom sorazmerna s frekvenco te vrste znotraj skupinami prebivalstva. Vse non-afriške populacije so pridobljeni iz enega afriškega rodu; mreža odnosov znotraj tega rodu se poveča (zgoraj). (A, b) Prirejeno [5]; (C) povzeto po [14]
Vsak, ki Falush in sodelavci ugotovila, [5] lahko razdelimo na podskupine grozda.; na primer, bi lahko na "Afrika 1" cluster se naprej delijo na zahod in južnoafriškimi subclusters in grozd vzhodni Aziji se lahko razdeli na vzhodu Azije, Amerind in Maori subclusters. Geografska delitev v 200 evropskih sevov je bilo še posebej zapleteno, verjetno zato, ker so številne skupine širi naprej in nazaj po Evropi v zadnjih nekaj tisočletij. Evropski sevi tudi občasno pojavil v Ameriki, Avstraliji, med Južnoafričani, verjetno odraža kolonialna osvajanja.
Filogenetske odnose teh skupin (slika 1b) in njene členitve [5] kažejo vzorec, podobno tisti, pridobljeni z uporabo mitohondrijske DNK variacije (slika 1c) [14, 15]. Sodobni človeški genski bazen, kot je razvidno iz mitohondrijske DNK in potrdili s študijami Y kromosoma, je mislil, da so imeli afriškega porekla pred približno 150,000-200,000 let [14, 15, 17, 18]. Prvotni človeška populacija nato razširil in raznolika po vsej Afriki skoraj 100.000 let, preden se širijo v zahodni Aziji in Evropi ter v južni in vzhodni Aziji, pred približno 50,000-60,000 leti, ki nadomešča obstoječe arhaično populacije ljudi v teh regijah. Kasnejši migracije razširila v Avstraliji, ki je pred 40.000 leti, nato pa na pacifiških otokih, kasneje pa v Severni Ameriki pred približno 15.000 leti (slika 2) [14, 15, 17, 18]. Izjemna podobnost med tem pogledu človeške zgodovine in rezultati študij H. pylori
so pripeljale Falush in sodelavci [5], kakor tudi druge [2], da sklepati, da je H. pylori
razvoj sledil poti moderne človeške širitve in migracij. To delo je tako zagotavlja drugo vrsto podatkov za analizo človeške evolucije in migracij, ki je neodvisen od mitohondrijske DNK in Y kromosomov, ki bodo koristne pri nadaljnjem študiju. Žal pa ocenjevanje razlike izvira iz H. pylori
je še posebej težko, zaradi izredno visoke stopnje rekombinacije [10]. Dodatno vzorčenje in analitske metode se lahko zahteva dodatno testiranje migracijskega hipotezo. Slika 2 Zemljevid vzorec širitve in migracije modernih ljudi po vsem svetu, izhaja iz študije mitohondrijske DNK in Y kromosomov [14, 15, 17, 18]. Številke kažejo, približen čas (v letih pred sedanjostjo), ko moderni ljudje prvič pojavil v naveden regiji so bili predlagani tudi.
Drugi patogeni slediti evolucijske zgodovine podobne svojimi gostitelji. Ena izmed najbolj zanimivih primerov, vendar z ne-človeškega gostitelja, je, da uši, bakterija nahaja znotraj njih, in dva plazmida, povezane z bakterijo. Funk et al.
[19] je pokazala, da so bile izpeljane intraspecifrc phylogenies teh štirih genomov popolnoma ujemajo. Se vračate na človeških patogenov, lahko virus JC človeški poliomavirus (JCV) se razdeli na genotipov, ki ustrezajo glavnih kontinentalnih kopenske mase [6]. Kot H. pylori
, JCV - kar lahko povzroči progresivne multifokalne levkoencefalopatije (izguba mielinacije v centralnem živčnem sistemu) - je zelo razširjena med ljudmi, ki so posledica družinske prenosa. Skupaj 12 znanimi podtipi so bili opredeljeni z evropskimi, afriških in azijskih distribucije [7]. Čeprav so neposredni sklepanje nekega afriškega porekla za JCV problematična, ker ni primeren outgroup s katerim root filogenetske drevo, ko je afriški izvor domneva, razumno evolucijski zgodovini lahko hipotezo (slika 3) [7]. Kot pri H. pylori
, sklepanje molekularno razlike termin je trenutno problematično za JCV. Nadaljnja preiskava v evolucijsko zgodovino teh človeških patogenov je treba. Slika 3 Odnosi z virusom človeške polyoma JC (JCV) najdemo pri ljudeh iz različnih delov sveta podtipi [7]. Črke se nanašajo na posamezne podtipe. (A) hipotezo vzorec širjenja JCV podtipov po svetu (razen v Ameriki); (B) povzeta filogenija JCV podtipov, ob predpostavki, da afriškega porekla za virus. Prirejeno po [7].
Pojasnjevanju vzorce razvoja človeških patogenov lahko navsezadnje dodatno potrjujejo ne le o njihovi zgodovini, ampak tudi o človeški evoluciji in zgodovini. To bo še posebej velja za patogene mikroorganizme, kot so H. pylori
, ki imajo pretežno način mati-otrok prenosa, ki posnemajo gibanje mitohondrijske DNK. H. pylori
je vzročni vlogo pri številnih kroničnih bolezni želodca, je le eden od mnogih aktualnih primerov znano ali domnevno vlogo povzročitelja okužbe, ki vodi do kroničnih bolezni. Domneva se bakterije, ki sodelujejo pri razvoju arterioskleroze, kapi in Crohnova bolezen, medtem ko so virusi znani privede do aidsa in različne oblike kroničnega hepatitisa. rak materničnega vratu, hepatocelularni karcinom, Burkittov limfom, Kaposijev sarkom, in morda sladkorna bolezen tudi bodisi znane ali se domneva, da virusnega izvora. Če nekateri vseprisotnih kroničnih bolezni izkaže, da je bakterijskega ali virusnega izvora, naj bi po vsem svetu raziskave teh patogenov na človeški populaciji je treba opraviti takoj, tako da je znanje o razvoju in raznolikosti teh patogenov je mogoče vključiti v raziskovalnih programih, namenjenih omiliti pogoje, ki jih povzročajo.

• Primerjava rastlin, ki se uporabljajo za težave s kožo in želodcem v Trinidad in Tobago z azijskimi ethnomedicine
• Identifikacija DNA metilacijo sprememb, povezanih z rakom človeške želodčne