Un único gen logró que la bacteria de la peste se adaptara y causara la pandemia más mortífera de la historia 414p

Los científicos han documentado cómo un solo gen en la bacteria que causa la peste bubónica, Yersinia pestis, le permitió sobrevivir cientos de años al ajustar su virulencia y el tiempo que tardaba en matar a sus víctimas, pero estas formas de peste finalmente se extinguieron.

Un estudio realizado por investigadores de la Universidad McMaster y del Instituto Pasteur de Francia, publicado hoy en la revista Science, aborda algunas preguntas fundamentales relacionadas con las pandemias: ¿cómo entran en las poblaciones humanas, causan enfermedades inmensas y desarrollan diferentes niveles de virulencia para persistir en las poblaciones?

La peste negra sigue siendo la pandemia más mortífera de la historia registrada, matando a entre el 30% y el 50% de la población de Europa, Asia Occidental y África a su paso por estas regiones. Surgida en el siglo XIV, resurgió en oleadas a lo largo de más de 500 años, persistiendo hasta 1840.

La peste negra fue causada por la misma bacteria que causó la peste de Justiniano, la primera pandemia de peste que estalló a mediados del siglo VI. La tercera pandemia de peste comenzó en China en 1855 y continúa en la actualidad. Sus efectos mortales ahora se controlan mejor con antibióticos, pero aún se sienten en regiones como Madagascar y la República Democrática del Congo, donde se reportan casos con regularidad.

“Este es uno de los primeros estudios de investigación que examina directamente los cambios en un patógeno antiguo, uno que aún vemos hoy, en un intento por comprender qué impulsa la virulencia, la persistencia o la eventual extinción de las pandemias”, afirma Hendrik Poinar, coautor principal del estudio, director del Centro de ADN Antiguo McMaster y titular de la Cátedra Michael G. DeGroote en Antropología Genética. 

El crimen por honor que desató la peste negra y acabó con el imperio más grande de siempre

Las cepas de la peste de Justiniano se extinguieron tras 300 años de devastar poblaciones europeas y de Oriente Medio. Las cepas de la segunda pandemia surgieron de poblaciones de roedores infectados, causando la peste negra, antes de dividirse en dos linajes principales. Uno de estos dos linajes es el ancestro de todas las cepas actuales. El otro resurgió a lo largo de los siglos en Europa y finalmente se extinguió a principios del siglo XIX.

Utilizando cientos de muestras de víctimas de peste antiguas y modernas, el equipo buscó un gen conocido como pla, un componente de alto número de copias de Y. pestis que le ayuda a moverse a través del sistema inmunológico sin ser detectado hasta los ganglios linfáticos antes de propagarse al resto del cuerpo.

Un análisis genético exhaustivo reveló que su número de copias, o el número total de genes pla presentes en la bacteria, había disminuido en brotes posteriores de la enfermedad, lo que a su vez redujo su mortalidad en un 20% y prolongó la duración de la infección, lo que significa que los huéspedes vivieron más tiempo antes de morir. Estos estudios se realizaron en modelos murinos de peste bubónica.

Por el contrario, cuando el gen pla estaba en su número de copias original, elevado, la enfermedad era mucho más virulenta y mataba a cada uno de sus huéspedes y lo hacía mucho más rápido.

Similitud en las trayectorias 4d2k55

Los científicos también identificaron una sorprendente similitud entre las trayectorias de las cepas modernas y antiguas, que desarrollaron independientemente reducciones similares en pla en las últimas etapas de la primera y la segunda pandemia, y hasta ahora, en tres muestras de la tercera pandemia, encontradas hoy en Vietnam.

Tanto en la plaga de Justiniano como en la de la Peste Negra, el cambio evolutivo ocurrió aproximadamente 100 años después de los primeros brotes. Los científicos proponen que, al disminuir el número de copias del gen y prolongar la vida de las ratas infectadas, pudieron propagar la infección a mayor distancia, asegurando así el éxito reproductivo del patógeno. 

“La reducción de la peste puede reflejar el cambio en el tamaño y la densidad de las poblaciones de roedores y humanos”, explica Poinar. “Es importante recordar que la peste fue una epidemia de ratas, que fueron las causantes de epidemias y pandemias. Los humanos fueron víctimas accidentales”.

Las ratas negras en las ciudades probablemente actuaron como "huéspedes de amplificación" debido a su gran número y proximidad a los humanos. Dado que las ratas negras son altamente susceptibles a la Y. pestis , el patógeno necesitaba que las poblaciones de ratas se mantuvieran lo suficientemente altas como para proporcionar nuevos huéspedes para que la Y. pestis persistiera y permitiera que el ciclo pandémico continuara.

Sin embargo, las cepas reducidas en pla finalmente se extinguieron, probablemente reflejando otro cambio en la relación huésped-patógeno dentro de su entorno.

Cuando los investigadores buscaron signos de agotamiento en un gran conjunto de muestras de la tercera pandemia conservadas en una colección del Instituto Pasteur, encontraron tres cepas contemporáneas con agotamiento de pla .

“Gracias a nuestros colaboradores internacionales que monitorean las epidemias locales de peste en todo el mundo, pudimos encontrar las muestras bacterianas únicas utilizadas para este proyecto, como si encontráramos tres agujas en un pajar”, ​​dice Javier Pizarro-Cerdá, coautor principal del trabajo, director de la Unidad de Investigación de Yersinia y del Centro Colaborador de la OMS para la Peste en el Instituto Pasteur.

El instituto alberga una de las colecciones más ricas del mundo de aislamientos modernos de Y. pestis, añade Guillem Mas Fiol, coautor principal del estudio e investigador postdoctoral supervisado por Pizarro-Cerdá.

“Uno de los aspectos más interesantes de nuestra investigación fue la posibilidad de explorar una característica observada por primera vez en cepas extintas de peste, que podría, por primera vez, probarse experimentalmente en cepas bacterianas contemporáneas vivas”, afirma.  

“Aunque nuestra investigación arroja luz sobre un patrón interesante en la historia evolutiva de la peste, la mayoría de las cepas que siguen circulando hoy en día en África, Sudamérica e India son las más virulentas, las que anteriormente fueron responsables de una mortalidad masiva”, afirma Ravneet Sidhu, coautor principal del estudio y candidato a doctorado en el Centro de ADN Antiguo de McMaster.