Tracciando l'evoluzione di Borrelia recurrentis

Alcuni batteri hanno cambiato il modo in cui si diffondono da un ospite all'altro. Alcune specie, come Bartonella quintana, Rickettsia prowazekii e Borrelia recurrentis, sono passate dal essere portate dalle zecche a essere diffuse dai pidocchi. Questo cambio sembra renderle più dannose, e tutti questi batteri mostrano segni di perdita di materiale genetico nel tempo, probabilmente perché si stanno adattando per essere trasmessi dai pidocchi. Tuttavia, non è ancora chiaro da quanto tempo sta succedendo questo cambiamento, come sono cambiati i loro geni o cosa li faccia diventare più virulenti.

#Febbre Ricorrente

La febbre ricorrente è causata da diverse specie di batteri Borrelia, principalmente diffuse dalle zecche a corpo morbido. Una nota eccezione è Borrelia miyamotoi, che proviene da zecche a corpo duro. D'altra parte, Borrelia recurrentis si diffonde da persona a persona attraverso morsi di pidocchi. A differenza di altri tipi di Borrelia, B. recurrentis non ha riserve animali che la portino. L'Infezione inizia quando il fluido corporeo dei pidocchi entra nella pelle di una persona. Al contrario, la febbre ricorrente trasmessa da zecche (TBRF) può coinvolgere diversi ospiti animali ed è presente in molte parti del mondo. Ad esempio, B. duttonii, strettamente imparentata con B. recurrentis, si trova tipicamente in animali come maiali e polli ed è per lo più localizzata nell'Africa orientale.

Il genoma dell'attuale B. recurrentis ha una struttura peculiare, composta da un grande cromosoma lineare e diversi Plasmidi di dimensioni variabili. Il cromosoma principale è piuttosto stabile tra le specie di Borrelia, ma i plasmidi possono cambiare molto. Le ricerche suggeriscono che B. recurrentis ha perso circa il 20% del suo materiale genetico rispetto al suo parente stretto, B. duttonii, con gran parte di questa perdita che appare nei plasmidi. Questo schema di perdita genica si pensa avvenga anche in altri batteri trasmessi dai pidocchi, ma i geni specifici coinvolti e come si relazionano al passaggio dalle zecche ai pidocchi rimangono vaghi.

#Contesto Storico

C'è molta incertezza riguardo alla storia di B. recurrentis e a come il suo genoma e la sua preferenza per i pidocchi si siano sviluppati nel tempo. Molti testi storici menzionano focolai di "febbre epidemica" che durano diversi giorni e coinvolgono ricadute. I primi resoconti risalgono all'antica Grecia nel 5° secolo a.C. Alcuni pensano che B. recurrentis fosse responsabile di malattie come la Peste Gialla nel 550 d.C. e la malattia sudorifera in Europa tra il 1485 e il 1551, così come di febbri durante le carestie in Irlanda nei secoli XVII e XVIII. Tuttavia, i batteri esatti coinvolti in questi eventi storici devono ancora essere confermati.

B. recurrentis ha presentato grossi problemi di salute pubblica durante la Prima e la Seconda Guerra Mondiale, ma è diventata meno comune in Europa alla fine del 20° secolo. Oggi, causa ancora molte malattie in posti come Etiopia, Somalia e Sudan. Anche se alcuni possono vedere B. recurrentis come una malattia tropicale trascurata, potrebbe riemergere in contesti di alta densità di popolazione, sfide sanitarie e durante conflitti o disastri.

#Sfide nella Ricerca

B. recurrentis è difficile da coltivare in laboratorio, portando a dati genomici limitati dai casi moderni. Quindi, studiare il DNA antico offre un metodo promettente per comprendere la diversità e l'evoluzione dei batteri. I ricercatori hanno precedentemente recuperato un genoma di B. recurrentis da uno scheletro risalente a circa 550 anni fa a Oslo, in Norvegia. Tuttavia, la storia evolutiva completa di B. recurrentis e la sua presenza storica in Europa non sono ancora ben comprese.

Quattro nuovi genomi da individui britannici, datati tra 2.300 e 600 anni fa, forniscono nuove intuizioni sull'esistenza di B. recurrentis in Europa durante l'età del ferro e i tempi medievali. Analizzando questi genomi, i ricercatori mirano a confermare i contributi di B. recurrentis alle malattie antiche e documentare i suoi cambiamenti evolutivi durante il passaggio alla trasmissione tramite pidocchi.

#Analisi Genomica

Per cercare antichi genomi di B. recurrentis, i ricercatori hanno utilizzato tecniche di DNA antico che aiutano a recuperare piccoli frammenti di DNA eliminando errori causati dal tempo. Hanno analizzato scheletri da quattro siti archeologici in Gran Bretagna, generando miliardi di coppie di letture di DNA e ottenendo una copertura significativa sul genoma di riferimento di B. recurrentis.

I genomi sequenziati includevano campioni dell'età del ferro e periodi medievali, fornendo un quadro più chiaro di come B. recurrentis sia cambiato nel tempo. I risultati hanno confermato che B. recurrentis era presente nell'antica Gran Bretagna, estendendo la cronologia conosciuta della sua esistenza di oltre 1.600 anni. Sebbene i collegamenti specifici con le epidemie storiche rimangano incerti, i dati suggeriscono che gli individui studiati probabilmente soffrivano di gravi infezioni.

#Relazioni Evolutive

I ricercatori hanno anche ricostruito un albero genealogico per chiarire come i ceppi antichi si relazionano a quelli moderni. Tutti i genomi antichi formavano un gruppo con B. recurrentis attuale. Il genoma medievale si è raggruppato con un genoma medievale pubblicato in precedenza dalla Norvegia, indicando relazioni strette. Tra i genomi dell'età del ferro, alcuni sono stati trovati come linee distinte che potrebbero essere esistite insieme tra 2.300 e 2.000 anni fa, mostrando la complessità della storia di B. recurrentis in Gran Bretagna.

#Tempistiche di Divergenza

Il cronologia su come B. recurrentis si sia separata dal suo parente, B. duttonii, è ancora incerta. Analizzando i genomi antichi, i ricercatori hanno potuto stimare quando è avvenuta questa divergenza. Usando metodi statistici avanzati per valutare la relazione tra cambiamenti genomici e tempo, hanno trovato una correlazione significativa. I risultati suggeriscono che B. recurrentis potrebbe essersi separata da B. duttonii tra 2.215 e 5.630 anni fa, con il modello più supportato che indica una separazione attorno ai 5.156 anni fa.

Questo schema suggerisce che il ceppo dell'età del ferro è emerso tra 2.326 e 2.410 anni fa, mentre il ceppo medievale proviene dagli ultimi 700 anni. L'analisi indica anche una recente emergenza di ceppi moderni avvenuta negli ultimi decenni, principalmente legata all'Africa o a circostanze di rifugiati.

#Schemi di Diversità Genetica e Riduzione

Un'analisi del pan-genoma è stata utilizzata per confrontare il contenuto genico tra diverse specie di Borrelia, rivelando che B. recurrentis ha significativamente meno geni di B. duttonii, suggerendo un adattamento a uno stile di vita più specifico. I genomi antichi hanno mostrato che gran parte di questa riduzione genetica si era già verificata circa 2.000 anni fa.

I ricercatori hanno identificato che plasmidi specifici presenti nei genomi dell'età del ferro sono assenti o a livelli inferiori nei genomi medievali e moderni, indicando cambiamenti significativi durante quel periodo. Entro il periodo medievale, B. recurrentis aveva acquisito un set completo di plasmidi visti nei ceppi moderni.

#Cambiamenti nella Funzionalità Genica

Lo studio ha anche esaminato le variazioni nei geni che contribuiscono al comportamento e all'interazione di B. recurrentis con gli ospiti. Sono state esaminate proteine chiave coinvolte nell'evasione immunitaria e nella persistenza della malattia. Sebbene i ceppi medievali e moderni avessero profili genici simili, alcuni geni ora sono pseudogeni, il che significa che non sono più funzionali.

A differenza dei ceppi moderni, i ceppi antichi mostrano una maggiore diversità di proteine maggiori variabili (vmp), suggerendo che la capacità dei batteri di adattarsi alle risposte immunitarie sia cambiata nel tempo. Lo studio ha anche trovato che alcuni geni legati alla riparazione del DNA erano funzionali nei campioni antichi ma ora sono interrotti nei ceppi moderni.

#Conclusione

Questa ricerca mette in luce la complessa storia di B. recurrentis attraverso il recupero e l'analisi di genomi antichi dalla Gran Bretagna. I risultati ampliano la nostra conoscenza della presenza di questo patogeno in Europa nel corso dei secoli e illustrano i suoi schemi evolutivi durante il passaggio dalla trasmissione tramite zecche a quella tramite pidocchi. Questo lavoro sottolinea l'importanza di studiare i microbi antichi per comprendere i patogeni contemporanei e i loro percorsi evolutivi. Anche se i meccanismi dettagliati dietro le adattamenti di B. recurrentis rimangono da comprendere appieno, questi risultati preparano il terreno per ulteriori ricerche sulla storia, diversità e impatto dei metodi di trasmissione di questo batterio sulla sua patogenicità.