Strona używa plików cookies więcej

Nauka

Gruźlica u zarania ery wielkich gadów

Najstarszy przypadek infekcji oddechowej – najpewniej gruźlicy – odkryli naukowcy z Polski i Stanów Zjednoczonych. Okaz noszący ślady tej choroby, jest eksponatem Muzeum Geologicznego Uniwersytetu Wrocławskiego To częściowo zachowany szkielet morskiego gada sprzed 245 milionów lat. Znalezisko to ilustruje, że jedna z najgroźniejszych chorób ma swój rodowód sięgający zamierzchłej prehistorii, jeszcze przed pojawieniem się dinozaurów. Naukowcy zdradzą szczegóły tego przełomowego odkrycia w najbliższą środę 6 czerwca o godz. 11 w Auli im. Kazimierza Lepszego, Rektorat Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, ul. Bankowa 12.

Choroby zakaźne stanowią jedną z głównych przyczyn obniżenia sukcesu rozrodczego oraz śmierci zwierząt w środowisku naturalnym. Wiele schorzeń dotykających narządy i układy narządów organizmu zwierzęcego pozostawia swoje ślady w tkankach szkieletowych. Mogą one zatem zachować się w stanie kopalnym jako wszelkiego rodzaju nieprawidłowości przyrostu, narośle czy zniekształcenia. Przełomowego odkrycia, które pozwoli zrozumieć początki chorób zakaźnych, dokonali badacze z Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach, Instytutu Paleobiologii Polskiej Akademii Nauk w Warszawie oraz Muzeum Carnegie  w Pittsburghu (Pensylwania, USA).

Badając fragment szkieletu prehistorycznego gada morskiego, naukowcy zidentyfikowali ślady schorzenia, które w powszechnym mniemaniu od zawsze uchodziło za jedną z najstarszych i najgroźniejszych chorób zakaźnych. Gruźlica, o której mowa, towarzyszyła ludzkości od tysięcy lat, a dotychczasowe dowody ze stanu kopalnego wskazują, że dotykała zwierząt już 17 tysięcy lat temu. Jednakże badania polsko-amerykańskiego zespołu pod kierunkiem Dawida Surmika dowodzą, że rodowód gruźlicy, a co zatem idzie, także powodującego ją patogenu – mykobakterii (popularnie – prątków) sięga głębokiej prehistorii, bo początku mezozoiku – ery wielkich gadów.

Skatalogowany pod enigmatycznym numerem inwentaryzacyjnym MG UWr. 4438s okaz znajdujący się w Muzeum Geologicznym Uniwersytetu Wrocławskiego to przykład najstarszych szczątków zwierzęcia, które noszą ślady gruźlicy. „Proneusticosaurus”[1] silesiacus, bo tak nazwano gatunek, którego jedyny okaz odkryto na przełomie XIX i XX wieku w Gogolinie, jest reprezentowany przez fragment szkieletu gada morskiego, najpewniej blisko spokrewnionego ze znanymi z tego okresu drapieżnymi notozaurami. Proneustikozaura opisał w 1902 roku Wilhelm Volz, który badał wówczas zachowany dużo lepiej, bo w około 80%, szkielet mierzącego ponad metr długości gada. W trakcie II wojny światowej ten cenny szkielet został jednak znacząco uszkodzony i do dzisiaj zachował się tylko fragment tylnej części ciała z kośćmi lewej łapy, żebrami, tzw. gastraliami („żebrami brzusznymi”), fragmentem miednicy, licznymi kręgami i prawą kością udową.

Od momentu pierwszego opisu okazu minęło niemalże 120 lat. W tym czasie kilku badaczy prehistorycznych gadów studiowało szkielet, ale nikt nie zauważył dziwnych, guzkowatych narośli, którymi pokryte były co najmniej cztery sąsiadujące ze sobą żebra. Zwróciły one uwagę paleontologa Dawida Surmika, który badał okaz w ramach swojego zakończonego już projektu badawczego, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki, dotyczącego triasowych gadów morskich. Badacz był już wyczulony na występowanie patologii szkieletowych, gdyż mniej więcej równolegle badał kości innych gadów morskich – pistozaurów, noszących ślady infekcji stawowych.

O swoich spostrzeżeniach poinformował kolegów – czołowego badacza prehistorycznych patologii szkieletowych – Bruce’a Rothschilda z USA, oraz Tomasza Szczygielskiego z Instytutu Paleobiologii PAN, pracującego nad kopalnymi żółwiami. Wszyscy trzej badacze doskonale zdawali sobie sprawę, że odkrycie to może być przełomem, dlatego postanowili bardzo dokładnie zbadać patologię żeber, jak i powtórnie skrupulatnie przyjrzeć się całemu okazowi.

Niezbędne okazało się wykorzystanie nowatorskich metod badawczych, w tym mikrotomografii komputerowej. Pobrany z okazu fragment patologicznego żebra przekazano na ręce czwartej osoby z zespołu badawczego – Katarzyny Janiszewskiej z Laboratorium Mikrotomografii Komputerowej, stanowiącego oddział Krajowego Laboratorium Multidyscyplinarnego Nanomateriałów Funkcjonalnych (NanoFun). Należało także prześwietlić całą płytę z okazem, aby przekonać się, czy promienie X ujawnią ukryte dla nieuzbrojonego oka dodatkowe cechy, które pomogą rozstrzygnąć mającą 245 milionów lat tajemnicę. Kolejną niewielką próbkę pokrytego guzkami żebra przecięto
i zeszlifowano na cienkie plasterki, aby w świetle mikroskopu ocenić, w jaki sposób i jak bardzo zmieniona jest tkanka kostna.

Dokonując rozpoznania różnicowego z innymi schorzeniami znanymi z materiałów współczesnych i ze stanu kopalnego, Bruce Rothschild potwierdził, że istotnie mamy tutaj do czynienia reakcją okostnej na przewlekłą infekcję, a podobne guzki spotyka się w przypadkach gruźlicy u ludzi. Nie jest to jednak częsty jej objaw i pojawienie się tego typu zmian dotyczy zapewne osobników o upośledzonej odporności. Sama gruźlica jest bardzo powszechna w świecie zwierząt, a spośród form ziemno-wodnych najczęściej dotyczy płetwonogich, w tym fok. Uważa się, że te zwierzęta są bardzo mocno podatne na gruźlicę i często odpowiadają za roznoszenie tej choroby. Uważa się ponadto, że to właśnie foki przyniosły gruźlicę do Nowego Świata, a potwierdzają to badania DNA szczątków rdzennych mieszkańców Ameryk. Płetwonogie są najlepszym odpowiednikiem ekologicznym wymarłych prymitywnych gadów morskich, takich jak notozaury, z którymi spokrewniony był proneustikozaur. Pozwala to przypuszczać, że charakter transmisji patogenu u tych zwierząt mógł być zbliżony.

Opublikowane w piśmie Royal Society Open Science badania są znaczące dla paleontologów, biologów ewolucyjnych oraz osób zainteresowanych ogólnie pojętymi naukami przyrodniczymi, ponieważ patogeny i choroby są jednym z bardzo ważnych, ale wciąż słabo zbadanych czynników decydujących o przetrwaniu gatunków. Każda ich dokumentacja w zapisie kopalnym wzbogaca naszą wiedzę o historii organizmów patogennych. Badania tego typu niosą również implikacje dla globalnych analiz epidemiologicznych, uzupełniając zrozumienie ewolucji patogenów transmitowanych pomiędzy różnymi grupami zwierząt i ich rozprzestrzenienia w skali czasu niedostępnej dla eksperymentów laboratoryjnych. Przypadek „Proneusticosaurussilesiacus jest wreszcie, w czasach wielu grup pseudonaukowych, w tym ruchów antyszczepionkowych, próbujących wpływać na opinię publiczną, świetnym przykładem pradawnej historii naturalnej groźnych chorób zakaźnych oraz dowodem, że schorzenia te nie są ledwie wymysłem dzisiejszych społeczeństw.

Adnotacja kierownika Muzeum, dra Pawła Raczyńskiego:

„Muzeum Geologiczne Uniwersytetu Wrocławskiego jest jednym z najstarszych w Polsce muzeów geologicznych. Założone w roku 1811, zgromadziło przed wojną kilkadziesiąt tysięcy okazów z całego świata, w tym wiele kolekcji kręgowców. Wojenną zawieruchę przetrwała jedynie część zbiorów, pozostałe uległy znacznemu rozproszeniu. Na szczęście udało się zachować kilkadziesiąt najważniejszych dla nauki okazów, na podstawie których opisywano nowe gatunki roślin i zwierząt.
W Muzeum Geologicznym spośród zwierząt są to głównie bezkręgowce, większość  ocalałych szczątków kręgowców znalazła  się w zbiorach Zakładu Paleozoologii na Wydziale Nauk Biologicznych UWr.

Cały zbiór, zarówno starych, jak i wciąż  gromadzonych nowych okazów posiada bardzo duży potencjał naukowy. Świadczy o tym współpraca Muzeum z geologami i paleontologami z różnych krajów, a także odkrycia takie, jak opisane powyżej. Szczególnie cieszy, że autorami tego ważnego odkrycia jest zespół młodych polskich naukowców. Dobrze to rokuje możliwościom pojawiania się kolejnych ważnych dla nauki doniesień, opartych o nowe badania pozornie dobrze poznanych okazów.”

[1] Zapis nazwy rodzajowej w cudzysłowie oznacza, że jest ona nieuznawaną już nazwą historyczną, a szczątki zwierzęcia należy w tym wypadku traktować jako należące do bliżej nieokreślonego gada morskiego.

Dodane przez: Małgorzata Jurkiewicz

5 Cze 2018

ostatnia modyfikacja: 20 Cze 2018