Vertellingen uit een pestkuil Understand article

Vertaald door Piet Das. Een combinatie van archeologie en erfelijkheid om te onthullen wat de Zwarte Dood veroorzaakte.

Afbeelding met dank aan
Spooky Pooka, Welcom images

De Zwarte Dood is zonder twijfel een van de bekendste infectieziekten in de geschiedenis. Hij verbreidde zich zeer snel over Azië en Europa tijdens het midden van de veertiende eeuw, verminderde de Europese bevolking in stedelijke centra in een tijdsbestek van slechts vijf jaar ( 1347-1351)w1 met maar liefst 50%. Dit enorme dodental had een langdurig effect op de Europese cultuur: de grote afname van de boerenstand destabiliseerde het feodale systeem, en maakte de weg vrij voor gunstiger economische systemen. Binnen korte tijd konden burgers eigen land bezitten en hun eigen gewassen verbouwen.

Veel historische gegevens documenteren het pad van de zwarte dood door middeleeuws Europa en sommige bevatten zelfs grafische beschrijvingen van de gruwelijke symptomen van de ziekte. Het kenmerkende van de “pestilentie” , zoals het destijds werd genoemd, was de aanwezigheid van een zwelling zo groot als een ei ergens op het lichaam. Op basis van dit verschijnsel, nemen medisch historici tegenwoordig aan dat de ziekte een ongewoon agressieve uitbraak was van de builenpest, veroorzaakt door de bacterie Yersinia pestis. De pest komt normaal voor in knaagdieren, die de ziekte doorgeven aan elkaar door vlooienbeten. Mensen zijn een van de ongeveer 200 soorten zoogdieren die gevoelige gastheren zijn voor infecties met Y. pestis en onder bepaalde omstandigheden, die we nog niet volledig begrijpen, kan de ziekte overgaan van knaagdieren op de mens. Tegenwoordig zien we nog ongeveer 2000 Y. pestisinfecties per jaar in de wereld, maar dat is niets vergeleken met de omvang van de Zwarte Doodw2.

Een arts die een preventief
pestkostuum draagt;
mensen dachten dat de
ziekte werd verspreid door
vieze lucht.

Afbeelding met dank aan
Wellcome Library, London

De vraag waarom mensen bezweken aan de Zwarte Dood is nog steeds niet opgelost. Een korte wandeling door een metrostation van elke grote stad laat je immers zien dat we niet echt vrij van ratten zijn. Dus was het zo omdat de mensen vroeger leefden onder omstandigheden die meer kans gaven op bacteriële infecties? Waren middeleeuwse mensen gewoon meer kwetsbaar voor de ziekte, wat misschien te wijten was aan iets in hun genen? Of was de bacterie zelf anders op een bepaalde speciale manier, die het meer virulent maakte? Een antwoord zou kunnen komen uit de skeletten van mensen die tijdens het hoogtepunt van de Zwarte Dood werden begraven in pestkuilen in de stad Londen, Engeland.

Dieper graven

Ben je ooit naar metrostation Tower Hill in Londen geweest ? Zo ja , dan stond je precies aan de overkant van een oude begraafplaats voor pestslachtoffers. Van 1986 tot 1988 hebben archeologen van het Museum of London deze middeleeuwse pest put uitgegraven en ze groeven de skeletten op van 600 mensen (en er zitten er nog ongeveer 2000 meer in de grond !)w3.

Ik maak deel uit van een onderzoeksteam dat tanden nam van deze skeletten om ze te screenen op kleine stukjes van Y. pestis DNA dat misschien heeft overleefd na bijna 700 jaar in de bodem te hebben gezeten.

Tanden zijn het beste deel van het skelet om te gebruiken, omdat het harde buitenste glazuur werkt als een schelp, waarbij het het DNA in het binnenste van de tand gedurende eeuwen beschermt. Je kunt deze combinatie van archeologie en moleculaire biologie beschouwen alsof je door een lens kijkt naar het verleden. Dankzij wetenschappelijke ontwikkelingen in de afgelopen jaren, kunnen we nu kleine stukjes DNA oppikken uit oude ziekten en zoeken naar aanwijzingen over hoe hun genen zijn veranderd gedurende de tijd. We kunnen dan gebruik maken van deze verschillen om te achterhalen hoe ziekteverwekkers evolueren.

Tanden trekken

Na het verzamelen van de tanden, laten we ze door een chemisch proces gaan om de DNA-moleculen te isoleren van de cellen die we hebben teruggevonden. Helaas haalt dit proces klakkeloos DNA uit alle bronnen – plant, mens , bodem , bacteriën – en ergens in deze reusachtige moleculaire hooiberg zijn de kleine stukjes van de oude ziekteverwekker DNA. Het probleem is ze te vinden.

Structuur van de tand. De
harde glazuurlaag van de
tanden kan DNA in het
tandbeen gedurende jaren
beschermen.

Afbeelding met dank aan
iStock

We maken gebruik van iets wat we DNA-vangen noemen, om deze specifieke stukjes DNA te krijgen. Het is een beetje zoals vissen, maar in plaats van vis vangen, vangen we moleculen. We ontwerpen aas dat overeenkomt met delen van de genetische code van het Y. pestis doelwit waarnaar wij op zoek zijn en we gaan vissen in onze reusachtige moleculaire hooiberg, waarbij we fragmenten die overeenkomen ertussen uit trekken. Het hele proces duurt ongeveer een week en aan het eind hebben we een kleine hoeveelheid vloeistof ter grootte van een regendruppel, die hopelijk stukjes bevat van de genetische code van de oude ziekteverwekker die honderden jaren bewaard zijn gebleven in de tand.

We hoeven niet te eindigen met een lange DNAreeks die codeert voor Y. Pestis. In plaats daarvan hebben we een heleboel kleine DNA-fragmenten. We kunnen dan gebruik maken van een computer (en een computer specialist!) om de puzzel weer in elkaar te zetten, waardoor we het gereconstrueerde oude genoom van de ziekte krijgen. Maar maak je geen zorgen – het is gewoon een bestand op een computer , het is niet in ons lab!

Opgraving van de pestkuil.
Afbeelding met dank aan het
Museum of London Archaelogy

Met het gereconstrueerde genoom in het dossier, kunnen we de oude ziekte vergelijken met de versies van Y. pestis die er tegenwoordig zijn, om te zien of het in de tijd is veranderd. Interessant vonden we dat de oude plaag bijna identiek was aan de Y. pestis bacterie die er tegenwoordig is; dat was iets wat we niet verwacht hadden.

Dit betekent dat de oude ziekte waarschijnlijk niet virulenter was dan degene die we tegenwoordig hebben. Dus misschien veranderende niet de ziekte, maar de mens zelf.

Het kan zijn dat we leven onder omstandigheden die grootschalige infecties, zoals degene die het middeleeuwse Europa geplaagd heeft, voorkómen, maar een meer intrigerende mogelijkheid is dat onze genen veranderd zouden kunnen zijn om ons beter in staat te stellen om om te gaan met deze besmettelijke ziekte. De volgende stap zal zijn om te kijken naar oude mensen om te zien of hun genen verschillend zijn van de onze . Het is duidelijk dat er meer geheimen in oude botten zitten, en nu hebben we de kennis en expertise om ons speurwerk te doen!

Download

Download this article as a PDF

Web References

  • w1 – Een interactieve kaart laat zien hoe de Zwarte Dood zich in een paar jaar over Europa verspreidde.
  • w2 – Op het Education Portal wordt de microbiologie van Yersinia pestisbesproken, inclusief video’s en vragenlijsten
  • w3 – Je kunt ook nog meer informatie krijgen van het Museum of London over pest in de stad

Resources

  • De game Plague Inc., die in samenwerking met de Wellcome Trust is ontwikkeld, is een mengsel van strategie en realistische simulatie; is beschikbaar voor mobieltjes en PC’s. Als ziekteverwekker moet je je voortdurend ontwikkelen om een wereldwijde epidemie te worden.
  • Een epidemie is een dierlijke infectie, die overgebracht wordt van dier naar mens. Je kunt meer ontdekken over hoe besmettelijke stoffen de sprong maken in uitgave 27 van Science in School.

Author(s)

Dr Kirsten Bos is een postdoctoraal onderzoeker aan het Instituut voor Biologische Archeologie van de Universiteit van Tübingen, waar ze de genetica onderzoekt van oude ziekten . Kirsten behaalde haar PhD aan de McMaster Universiteit in Canada voor haar werk bij het onderzoek naar de erfelijkheid van de Zwarte Dood.


Review

Dit artikel is geschikt voor het leren op een vakoverstijgende manier. Leraren zouden dit artikel kunnen gebruiken als basis voor projecten in vakken als moleculaire biologie, biochemie van DNA of microbiologie, en het daarbij zelfs kunnen linken aan elementen uit de bioinformatica.

Het artikel kan worden gebruikt met leerlingen voor een discussie over de overdracht, verspreiding en ontwikkeling van een aantal besmettelijke ziekten zoals de Zwarte Dood. Leerlingen zullen begrijpen hoe actief onderzoek werkt naar de biologie vanY. pestis en de omvang van infecties van deze bacterie in Europa en over de hele wereld en deze gegevens kunnen vergelijken met de geschiedenis van de Zwarte Dood.

Het artikel kan ook worden gebruikt om een project te beginnen waarbij de structuur van de menselijke tanden geanalyseerd wordt en hoe het wordt gebruikt voor DNA extractie, evenals technieken voor het vergelijken van moderne en oude fragmenten vanY. pestis DNA en andere bacteriën met menselijk DNA. Een intrigerender activiteit is om de leerlingen te vragen te hypothetiseren over de toekomst van dit onderzoek, en in het bijzonder over het nut bij het helpen om veranderingen in sommige van onze genen te begrijpen.


Marina Minoli, didactisch expert van de Agora Universiteit voor Actieve natuurwetenschappen, Italië




License

CC-BY-NC-ND