As origens da praga remontam à Era Neolítica, com as descobertas mais antigas do patógeno causador Yersinia pestis vindo de ossos humanos com cerca de 5.000 anos de idade. Na história da peste, destacam-se a antiga peste justiniana do século VI e a chamada Peste Negra do final da Idade Média.

Eles foram comprovadamente causados ??por Y. pestis e, segundo estimativas, dizimaram até metade da população em partes da Europa. Enquanto surtos menores e limitados regionalmente ocorreram repetidamente ao longo dos séculos em diferentes continentes, uma terceira pandemia de peste ocorreu de meados do século XIX ao início do século XX.

A princípio, afetou principalmente a Ásia, com foco na Índia, e posteriormente se espalhou globalmente. Com cerca de 15 milhões de mortes confirmadas, é uma das pandemias mais mortais da história da humanidade. A peste continua ocorrendo regionalmente nos dias atuais e é quase sempre fatal se não for tratada rapidamente com antibióticos.

Ao longo de milhares de anos, Y. pestis evoluiu em numerosas cepas, tanto por aquisição quanto por perda de genes. Pesquisadores de todo o mundo estão estudando a evolução da Y. pestis para saber mais sobre as causas das pandemias históricas e os perigos que a praga continua representando.

Em particular, estão investigando as características genéticas do patógeno, responsáveis ??pela transmissão, distribuição geográfica e gravidade da doença, entre outras. Em um novo estudo, uma equipe de pesquisa da Universidade de Kiel e do Instituto Max Planck de Biologia Evolutiva em Plön (MPI-EB) examinou genomas antigos e modernos de Y. pestis, desde o Neolítico até a pandemia moderna.

Os pesquisadores liderados pelo Dr. Daniel Unterweger, líder do grupo de pesquisa do MPI-EB e da Universidade de Kiel, e os professores Almut Nebel e Ben Krause-Kyora do Instituto de Biologia Molecular Clínica (IKMB) da Universidade de Kiel aprenderam que Y. pestis deve ter assumiu um novo elemento genético, conhecido como profago Ypf?, entre a Idade Média e a pandemia moderna, que está relacionado à virulência do patógeno, ou seja, seu efeito causador de doença.

O profago produz uma proteína que se assemelha fortemente a certas toxinas de outros patógenos, por exemplo, o patógeno da cólera. Os pesquisadores, que contribuem para o Kiel Evolution Center (KEC) na Universidade de Kiel, entre outros, publicaram recentemente seus resultados juntamente com colegas da Universidade do Sul da Dinamarca em Odense (SDU) na revista Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences .

A equipe de pesquisa de Kiel obteve as amostras genéticas graças a uma colaboração com o Departamento de Medicina Legal da SDU, que gerencia o material esquelético de vários museus dinamarqueses. Neste caso específico, os cientistas examinaram os restos mortais de 42 pessoas enterradas em dois cemitérios paroquiais dinamarqueses entre os séculos 11 e 16.

A informação genética contida nas amostras foi sequenciada e os genes de Y. pestis nelas contidos foram comparados com outros genomas publicados datando dos períodos neolítico, medieval e moderno.

"Pesquisas anteriores mostraram que no início de sua evolução o patógeno não tinha a composição genética necessária para uma transmissão efetiva via pulga, o que é típico da peste bubônica atual. No curso de sua evolução, Y. pestis adquiriu um notável nível de virulência, que contribuíram para os surtos posteriores de algumas das pandemias mais mortais da história da humanidade", diz a Dra. Joanna Bonczarowska, primeira autora do artigo que conduziu esta pesquisa como parte de seu doutorado. no IKMB com o apoio da Escola Internacional de Pesquisa Max-Planck para Biologia Evolutiva (IMPRS).

"Em nosso estudo, mostramos que todas as cepas conhecidas de Y. pestis antes do século 19 careciam de um certo elemento genético, o profago Ypf?", diz Bonczarowska.

O profago provavelmente foi retirado do ambiente por meio de transferência lateral de genes. Essa informação genética influencia a virulência do patógeno, ou seja, a gravidade da doença decorrente de uma infecção. As cepas de Y. pestis que possuem o profago demonstraram requerer uma dose letal significativamente menor em comparação com aquelas sem Ypf?. Essa absorção de novos elementos genéticos poderia, portanto, fornecer uma vantagem para Y. pestis durante a pandemia de peste moderna.

Os mecanismos pelos quais o profago contribui para o aumento da virulência do patógeno da peste moderna ainda não foram pesquisados ??em detalhes. Estudos anteriores sugerem que essa nova informação genética pode ajudar o patógeno a infectar tecidos do corpo longe do local original da infecção. Em sua busca por tal mecanismo, os pesquisadores de Kiel examinaram todas as proteínas codificadas pelo novo DNA em questão. Eles descobriram que uma dessas proteínas é muito semelhante a uma toxina conhecida de outros patógenos.

"Esta proteína é semelhante em estrutura à toxina zônula occludens (ZOT), que facilita a troca de substâncias nocivas entre as células infectadas e tem um efeito prejudicial na mucosa e nos epitélios. Essa conexão foi descoberta pela primeira vez no patógeno da cólera, onde causa a sintomas típicos de gastroenterite", explica Bonczarowska. Os pesquisadores de Kiel, portanto, querem investigar essa proteína semelhante a ZOT em Y. pestis mais de perto no futuro, pois oferece uma explicação plausível para o aumento da virulência do patógeno da peste no presente e no passado recente.

Uma evolução tão rápida de Y. pestis aumenta a ameaça de pandemia que continua a representar. "A aquisição de novos elementos genéticos pode trazer novos sintomas de infecção. Esses sinais enganosos da doença podem dificultar o diagnóstico da peste a tempo e, assim, atrasar o tratamento rápido, essencial para a sobrevivência", enfatiza Unterweger. "Além disso, algumas cepas do patógeno da peste já estão mostrando resistência a vários antibióticos, o que contribui ainda mais para o grande perigo potencial dessa doença", continua Unterweger.

Um aspecto importante do trabalho também são os paralelos recém-descobertos com outras espécies bacterianas, pois elementos genéticos altamente semelhantes a Ypf? também foram encontrados em outras bactérias. Essas descobertas fornecem pistas para sua evolução futura em direção ao aumento da virulência.

No geral, os resultados da pesquisa destacam que há muito conhecimento a ser adquirido para a ciência moderna e aplicação médica no estudo da evolução histórica da doença usando o DNA, que remonta a centenas ou mesmo milhares de anos. “Entender como o patógeno foi capaz de aumentar sua nocividade no passado, às vezes por salto de evolução, nos ajudará a detectar novas formas da doença e prevenir novas pandemias no futuro”, resume Krause-Kyora.