Dvě gorily stříbrohřbeté; pravděpodobně původní zdroj lidského parazita malárie. Foto: Patrick Cyusa použito pod licencí CCO.

Paraziti způsobující malárii mají smrtící dopad na lidskou populaci již velmi dlouho. Starověké texty nalezené v Číně popisují nákazy malárií a náš genom nese důkazy o vypořádání se s malárií, například v podobě mutace srpkovité anémie, která se v populaci udržuje, protože poskytuje určitou ochranu proti malárii. Ještě dnes malárie zabije až 500 000 lidí ročně a zatím neexistuje žádná komerčně dostupná vakcína, která by nás ochránila. Malárie je pravděpodobně jedním z nejhorších parazitárních onemocnění, které postihlo lidský druh, a existuje celkem pět druhů malarických parazitů, kteří ji u člověka způsobují.

Při tak velkém dopadu se vědci vždy snažili zjistit, odkud tito parazité pocházejí. Když se lidské a šimpanzí linie oddělily od společného předka, oddělili se i malaričtí parazité infikující tohoto společného předka, což vedlo ke vzniku lidských druhů malárie a šimpanzích druhů malárie? Dlouho se mělo za to, že tomu tak je v případě druhu parazita způsobujícího malárii Plasmodium falciparum, který je spolu s druhem Plasmodium vivax zodpovědný za většinu případů lidské malárie a úmrtí na ni.

Převládající teorie o původu Plasmodium vivax však tvrdí, že je mnohem mladší a že na člověka přeskočil z opice makaka v jihovýchodní Asii asi před 60 000 lety.

Pokud jsou tyto teorie nesprávné, vědci musí zjistit skutečný původ malarických parazitů, kteří infikují člověka, aby mohli posoudit rizika budoucího mezidruhového přenosu malarických parazitů z opic a lidoopů na nás. Tyto informace nám také poskytnou důležitá vodítka, jak infekci léčit a zvládat. Nyní nový vývoj technologie sekvenování genomu obrátil scénář příběhu o původu malárie.

Nové techniky

Pokud chcete zjistit, jak se skupina organismů vyvinula a rozdělila na různé druhy, nejlepší metodou je podívat se na změny v DNA v průběhu času, a to u všech dotyčných organismů. Tento typ analýzy nám poskytne fylogenezi neboli evoluční strom skupiny a dokáže odhadnout, které linie druhů daly vzniknout ostatním atd. Čím více druhů a úseků DNA zkoumáme, tím více vztahů a informací máme k dispozici. Přesně to se podařilo u parazitů malárie.

Naše schopnost získat DNA malárie od opic byla tradičně omezena nutností odebrat těmto zvířatům krev. Díky technologickému pokroku v posledním desetiletí je nyní možné odebírat a izolovat malarickou DNA z opičích výkalů, čímž se otevírá možnost sekvenovat obrovské množství vzorků a výsledky přidat k údajům používaným k sestavení fylogeneze malarických parazitů. Ukázalo se, že opice přenášejí mnohem více druhů malárie, než se původně předpokládalo, a právě tyto nové údaje poskytly první náznaky, že lidské infekce P. falciparum mohou pocházet od žijících opic. Začátkem tohoto roku Dorothy Loyová a skupina jejích kolegů publikovali vynikající přehled těchto zjištění.

Výsledky dávají vzniknout nové teorii

Mezi 3500 odebranými sekvencemi bylo identifikováno šest druhů rodu Laverania (podrod rodu Plasmodium). Jedna linie z goril západních byla téměř identická s P. falciparum. Původní myšlenky byly, že tyto infekce poskytují vodítko, že lidská malárie může infikovat gorily, dokud další analýzy neukázaly, že ve skutečnosti je lidské P. falciparum ve skutečnosti potomkem tohoto gorilího druhu. Pravděpodobně se tento smrtící lidský parazit nevyvinul společně s prvními lidmi, když se oddělili od našeho společného předka šimpanze, ale spíše přeskočil na člověka z goril při jediném přenosu zhruba před 10 000 lety.

Tento nový pohled na původ malárie také pomáhá vysvětlit, proč má P. falciparum překvapivě nízkou úroveň genetické rozmanitosti ve srovnání s jinými druhy malárie. Původně pouze malý počet parazitů P. falciparum přeskočil na člověka, protože pouze oni měli správnou sadu mutací, které jim umožnily přežít. V současné době se zdá, že žádný druh gorilí malárie není schopen přežít u člověka. Protože pouze malý počet jedinečných parazitů byl schopen infikovat člověka, má tato populace menší diverzitu než celá škála parazitů v původní populaci, což je situace známá jako populační úzké hrdlo. Na základě poznání průměrného množství genetických změn v genomech malárie v průběhu času a počtu rozdílů mezi druhy P. falciparum a gorilí malárie byli vědci schopni odhadnout, že k tomuto přechodu došlo teprve před 10 000 lety.

Toto nové pochopení původu P. falciparum nebylo jediným novým zjištěním.

Nový původ Plasmodium vivax

Teorie, že P. vivax vznikla v Asii po přeskoku z makaků na člověka, vždy představovala obtíže při řešení dvou otázek. Za prvé, lidé se do Asie dostali teprve před 60 000 lety a zdá se, že rozdělení malárie mezi makaky a P. vivax je mnohem starší. Za druhé se předpokládá, že Duffyho negativní fenotyp, který se ve velkém počtu vyskytuje v subsaharské Africe, nikoli v jihovýchodní Asii, byl vybrán jako odpověď na vysoký selekční tlak ze strany P. vivax, protože se předpokládá, že nepřítomnost Duffyho antigenu ztěžuje P. vivax. vivax napadat červené krvinky.

Obě tyto otázky řeší teorie vytvořená na základě nového odběru vzorků a fylogeneze.

Nyní vidíme, že P. vivax a příbuzné kmeny jsou velmi časté u šimpanzů a goril, což dokazuje, že P. vivax, stejně jako P. falciparum, má s největší pravděpodobností původ u afrických lidoopů a v Africe přeskočilo i na člověka.

Budoucí cesty výzkumu

Přepsání teorií týkajících se původu těchto lidských malárií je důležitou revizí, protože by mohlo otevřít nové a důležité cesty výzkumu malárie. Jaké geny a mutace umožnily malárii přeskočit z opic na člověka? Jejich nalezení může otevřít nové cíle pro léky nebo možnosti léčby. Podobně, které geny jsou podobné u lidských i opičích parazitů malárie? Mohly by naznačovat některé široce konzervované důležité funkce, které by mohly být také cílem pro vakcíny nebo léky? Do výzkumu malarických parazitů bylo od jejich objevu před pouhými 100 lety vloženo mnoho dolarů a úsilí, a to oprávněně vzhledem k obrovským ekonomickým a sociálním nákladům, které má na lidskou populaci. Identifikace původu lidských parazitů malárie je důležitým výsledkem, který snad povede ke zlepšení života lidí žijících v oblastech naší planety postižených malárií.