Bệnh lao đã định hình lại hệ thống miễn dịch của chúng ta như thế nào?
Hãy nghĩ đến những bệnh dịch tồi tệ nhất của nhân loại, và cái chết đen, bệnh cúm Tây Ban Nha và COVID-19 đều hiện lên trong tâm trí. Hàng triệu người đã chết trong những trận đại dịch chết người đó, nhưng số người chết của họ thấp hơn so với bệnh lao (TB), căn bệnh đã giết chết hơn 1 tỷ người trong 2000 năm qua — và vẫn giết chết 1,5 triệu người trên toàn thế giới mỗi năm. Nhưng làm thế nào và khi nào bệnh lao trở nên chết người như vậy từ lâu vẫn còn là một bí ẩn.
Giờ đây, bằng cách theo dõi sự tiến hóa của một biến thể gen khiến mọi người dễ mắc bệnh hơn, các nhà nghiên cứu đã có thể theo dõi sự gia tăng và giảm của bệnh lao trong 10.000 năm qua — và đã chỉ ra cách nó định hình lại hệ thống miễn dịch của những người sống ở Châu Âu thời kỳ đồ sắt. Tác giả Lluis Quintana-Murci, một nhà di truyền học dân số tại Viện Pasteur và Đại học Pháp, cho biết: “Tất cả chúng ta đều là con cháu của những người sống sót sau các trận dịch trong quá khứ. Bài báo này giúp xác định “đâu là mầm bệnh thực sự đã thay đổi DNA của chúng ta và khiến chúng ta trở nên kiên cường hơn”.
Bằng chứng sớm nhất về bệnh lao đến từ những bộ xương được chôn cất ở Trung Đông 9000 năm trước, ngay sau khi phát minh ra nông nghiệp. Nhưng biến thể giết chết con người ngày nay – Mycobacterium tuberculosis – xuất hiện cách đây 2000 năm, khi con người sống trong các khu định cư dày đặc hơn bên cạnh động vật đã được thuần hóa, thường là ổ chứa bệnh lao.
Hai năm trước, Gaspard Kerner, sinh viên tốt nghiệp Đại học Paris, đã phát hiện ra mọi người có nguy cơ bị bệnh nặng khi nhiễm lao cao hơn nhiều nếu họ thừa hưởng hai bản sao của một biến thể hiếm của gen miễn dịch TKY2 , được gọi là P1104A. Ông nhận ra rằng bằng cách truy tìm tần số của biến thể đó trong 1013 bộ gen của người châu Âu từ 10.000 năm trước , ông đã có một công cụ “vàng” để phát hiện cách gen miễn dịch liên quan đến bệnh lao, Quintana-Murci, người đã thuê Gaspard làm postdoc tại Viện Pasteur.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng đột biến P1104A là cổ xưa – họ phát hiện ra nó trong DNA của một người nông dân sống cách đây 8500 năm ở Anatolia (nay là Thổ Nhĩ Kỳ) và tính toán rằng đột biến này đã xuất hiện ít nhất 30.000 năm trước. Những người nông dân Anatolian và những người chăn nuôi ở Yamnaya đã lan truyền biến thể gen này khi họ di chuyển vào Trung Âu. Bằng cách nghiên cứu những thay đổi về tần số của biến thể theo thời gian, các nhà nghiên cứu ước tính rằng khoảng 3% dân số mang gen này cho đến khoảng 5000 năm trước. Vào giữa thời đại đồ đồng, khoảng 3000 năm trước, 10% người châu Âu có đặc điểm này. Nhưng kể từ đó, tần suất của nó giảm mạnh xuống còn 2,9% – tỷ lệ tương tự như ở người châu Âu ngày nay.
Theo các nghiên cứu DNA cổ đại, quá trình lao dốc trùng khớp với thời điểm biến thể hiện đại của TB xuất hiện. Quintana-Murci và nhóm của ông đã chạy các mô phỏng trên máy tính về kích thước quần thể và sự di cư ảnh hưởng đến tần số của gen như thế nào. Họ đề xuất rằng bệnh lao đã giết chết hoặc bệnh nặng 1/5 trong số những người có hai bản sao của biến thể, một số ít trong số họ có con cái sống sót sau khi kết thúc thời kỳ đồ đồng, 2000 năm trước. Kết quả là, chọn lọc tự nhiên đã hành động mạnh mẽ và nhanh chóng để loại bỏ biến thể gen gây chết người xuống mức thấp , các nhà nghiên cứu báo cáo hôm nay trên Tạp chí Di truyền Người Mỹ .
Quintana-Murci nói: “Bệnh truyền nhiễm là áp lực tiến hóa mạnh nhất mà con người phải đối mặt. Đại học bang Arizona, Tempe, nhà nhân chủng học phân tử Anne Stone đồng ý. Có hai bản sao của biến thể gen, cô ấy nói, “không tốt nếu bệnh lao ở trong thị trấn.”
Stone và các nhà nghiên cứu bên ngoài khác cho biết thời điểm chọn lọc ở người và sự xuất hiện của bệnh lao hiện đại rất phù hợp. Nhà cổ sinh học Kirsten Bos thuộc Viện Nhân chủng học Tiến hóa Max Planck cho biết: “Thật tuyệt và thú vị khi thấy hai dòng dữ liệu rất khác nhau mang lại kết quả tương tự.
Với cơ sở dữ liệu mới như Ngân hàng sinh học của Vương quốc Anh và các mẫu DNA cổ đại bổ sung trên toàn thế giới, đây có thể là “bước khởi đầu” của các nghiên cứu truy tìm tần suất của các biến thể để hiểu cách hệ thống miễn dịch của chúng ta tương tác với các mầm bệnh cụ thể, Sebastien Gagneux, một nhà vi sinh vật học tại Swiss Tropical cho biết và Viện Y tế Công cộng không tham gia vào nghiên cứu.
Nhưng ngày nay, có một nhu cầu cấp thiết để biết mức độ phổ biến của biến thể P1104A, Kerner nói. Nó rất hiếm trong các quần thể được thử nghiệm ở Ấn Độ, Indonesia, Trung Quốc và các vùng của Châu Phi, nơi bệnh lao lưu hành. Nhưng khoảng một trong số 600 người Anh trong cơ sở dữ liệu Biobank của Vương quốc Anh mang hai bản sao của biến thể. Kerner nói rằng họ có nguy cơ mắc bệnh nặng hoặc tử vong cao nếu tiếp xúc với vi khuẩn lao.
Nguồn: sciencemag