Kaksi hopeaselkäistä gorillaa; luultavasti ihmisen malariaparasiitin alkuperäinen lähde. Kuvan luotto: Patrick Cyusa käytetään CCO-lisenssillä.

Malariaa aiheuttavilla loisilla on ollut tappava vaikutus ihmispopulaatioihin hyvin pitkään. Kiinasta löydetyissä muinaisissa teksteissä kuvataan malariatartuntoja, ja perimässämme on todisteita malarian kanssa toimimisesta esimerkiksi sirppisoluanemian mutaation muodossa, joka säilyy populaatiossa, koska se tarjoaa jonkinlaisen suojan malariaa vastaan. Vielä nykyäänkin malaria tappaa vuosittain jopa 500 000 ihmistä, eikä vielä ole kaupallisesti saatavilla rokotetta, joka suojaisi meitä. Malaria on kiistatta yksi pahimmista ihmislajia vaivanneista loistaudeista, ja sitä ihmisessä aiheuttavia malariaparasiittilajeja on yhteensä viisi.

Tällaisen suuren vaikutuksen vuoksi tutkijat ovat aina pyrkineet selvittämään, mistä nämä loiset ovat peräisin. Kun ihmisen ja simpanssin sukulinjat erkanivat yhteisestä esi-isästä, erosivatko myös tätä yhteistä esi-isää infektoineet malariaparasiitit toisistaan, mikä johti ihmisen malaria- ja simpanssin malaria-lajeihin? Näin uskottiin pitkään olevan malariaa aiheuttavan loisen Plasmodium falciparum -lajin kohdalla, joka yhdessä Plasmodium vivax -lajin kanssa aiheuttaa suurimman osan ihmisen malariatapauksista ja -kuolemista.

Valitsevan teorian mukaan Plasmodium vivaxin alkuperä on kuitenkin paljon nuorempi, sillä se on hypännyt ihmiseen Kaakkois-Aasiassa elävästä makakki-apinasta noin 60 000 vuotta sitten.

Jos nämä teoriat eivät pidä paikkaansa, tutkijoiden on selvitettävä ihmistä infektoivien malaria-parasiittien todelliset alkuperät, jotta he voivat arvioida riskejä, joita aiheutuu, jos malaria-parasiitit siirtyvät jatkossa lajien välityksellä apinoista ja muista kädellisistä apinoihin. Tämä tieto antaa meille myös tärkeitä vihjeitä siitä, miten infektiota voidaan hoitaa ja hallita. Nyt genomin sekvensointitekniikan uusi kehitys on kääntänyt malarian alkuperätarinan käsikirjoituksen toisin päin.

Uudet tekniikat

Jos halutaan tietää, miten jokin eliöryhmä on kehittynyt ja jakautunut eri lajeiksi, paras menetelmä on tarkastella DNA:n muutoksia ajan mittaan kaikissa kyseisissä eliöissä. Tämäntyyppinen analyysi antaa meille ryhmän fylogenian eli evoluutiopuun, ja sen avulla voidaan arvioida, mitkä lajilinjat ovat synnyttäneet toisia lajeja ja niin edelleen. Mitä useampia lajeja ja DNA-jaksoja tarkastellaan, sitä enemmän sukulaisuussuhteita ja tietoa on saatavilla. Juuri näin on tehty malariaparasiittien kanssa.

Kykyämme kerätä malaria-DNA:ta apinoilta on perinteisesti rajoittanut tarve ottaa näiltä eläimiltä verta. Viime vuosikymmenen aikana tapahtuneen teknisen kehityksen ansiosta malaria-DNA:ta voidaan nyt kerätä ja eristää apinoiden ulosteista, mikä avaa mahdollisuuden, että valtava määrä näytteitä voidaan sekvensoida ja tulokset lisätä tietoihin, joita käytetään malariaparasiittien fylogenian rakentamiseen. Kävi ilmi, että apinat kantavat paljon useampia malarialajeja kuin alun perin luultiin, ja nämä uudet tiedot antoivat ensimmäiset viitteet siitä, että P. falciparum -bakteerin aiheuttamat tartunnat ihmisiin ovat saattaneet olla peräisin ihmisapinoista. Aiemmin tänä vuonna Dorothy Loy ja kollegaryhmä julkaisivat erinomaisen katsauksen näistä löydöksistä.

Tulokset antavat aihetta uuteen teoriaan

Näytteeksi otetuista 3500 sekvenssistä tunnistettiin kuusi Laverania-lajia (Plasmodium-suvun alasuku). Yksi länsigorilloista peräisin oleva sukulinja oli lähes identtinen P. falciparumin kanssa. Aluksi ajateltiin, että nämä infektiot antavat viitteitä siitä, että ihmisen malaria voisi tarttua gorilloihin, kunnes tarkemmat analyysit osoittivat, että ihmisen P. falciparum on itse asiassa tämän gorillalajin jälkeläinen. Väitetään, että tämä ihmisen tappava loinen ei kehittynyt yhdessä varhaisten ihmisten kanssa, kun he erosivat yhteisestä esi-isästämme simpanssista, vaan se hyppäsi ihmisiin gorilloista yhdessä ainoassa tartuntatapahtumassa noin 10 000 vuotta sitten.

Tämä uusi oivallus malarian alkuperästä auttaa myös selittämään, miksi P. falciparum -loisen geneettinen monimuotoisuus on yllättävän vähäistä muihin malarialajeihin verrattuna. Alun perin vain pieni määrä P. falciparum -loisia hyppäsi ihmisiin, koska vain niillä oli oikea joukko mutaatioita, jotka mahdollistivat niiden selviytymisen. Tällä hetkellä yksikään gorilla-malarialaji ei näytä kykenevän selviytymään ihmisessä. Koska vain pieni määrä ainutlaatuisia loisia pystyi tartuttamaan ihmisiä, tässä populaatiossa on vähemmän monimuotoisuutta kuin alkuperäisen populaation koko loispopulaatiossa, mikä on niin sanottu populaation pullonkaula. Ymmärtämällä geneettisten muutosten keskimääräistä määrää malarian genomissa ajan mittaan ja P. falciparum- ja gorilla-malarialajien välisten erojen määrää tutkijat pystyivät arvioimaan, että tämä siirtymä tapahtui vain 10 000 vuotta sitten.

Tämä uusi käsitys P. falciparumin alkuperästä ei ollut ainoa uusi löydös.

Plasmodium vivaxin uusi alkuperä

Teoria, jonka mukaan P. vivax on saanut alkunsa Aasiasta hypättyään makakeista ihmisiin, on aina tuottanut vaikeuksia kahden kysymyksen ratkaisemisessa. Ensinnäkin ihmiset tulivat Aasiaan vasta 60 000 vuotta sitten, ja jako makakkimalarian ja P. vivaxin välillä näyttää olevan paljon vanhempi. Toiseksi Duffy-negatiivisen fenotyypin, jota esiintyy runsaasti Saharan eteläpuolisessa Afrikassa eikä Kaakkois-Aasiassa, uskotaan valikoituneen vastauksena P. vivaxin aiheuttamaan suureen valintapaineeseen, sillä Duffy-antigeenin puuttumisen uskotaan vaikeuttavan P. vivaxin ja P. vivaxin välistä yhteistyötä. vivaxin tunkeutumista punasoluihin.

Kumpikin näistä kysymyksistä on ratkaistu uuden näytteenoton ja fylogenian perusteella syntyneen teorian avulla.

Nyt näemme, että P. vivax ja sen sukulaiskannat ovat hyvin yleisiä simpansseissa ja gorilloissa, mikä osoittaa, että P. vivax, kuten P. falciparumkin, on mitä todennäköisimmin peräisin afrikkalaisista apinoista ja hypännyt myös ihmisiin Afrikassa.

Tulevaisuuden tutkimusväylät

Tämän ihmisen malarian alkuperää koskevien teorioiden uudelleenkirjoittaminen on tärkeä tarkistus, sillä se voi avata uusia ja tärkeitä väyliä malariatutkimukselle. Mitkä geenit ja mutaatiot mahdollistivat malarian hyppäämisen apinoista ihmisiin? Niiden löytäminen voi avata uusia lääkekohteita tai hoitovaihtoehtoja. Mitkä geenit ovat samanlaisia ihmisen ja apinan malariaparasiiteissa? Voisivatko ne viitata joihinkin laajalti säilyneisiin tärkeisiin toimintoihin, jotka voisivat olla myös rokotteiden tai lääkkeiden kohteita? Malariaparasiittien tutkimukseen on käytetty paljon rahaa ja vaivaa sen jälkeen, kun ne löydettiin vain hieman yli 100 vuotta sitten, ja tämä on perusteltua, kun otetaan huomioon valtavat taloudelliset ja sosiaaliset kustannukset, joita malariasta aiheutuu ihmisväestölle. Ihmisen malariaparasiittien alkuperän selvittäminen on tärkeä tulos, joka toivottavasti johtaa parannuksiin niiden ihmisten elämässä, jotka asuvat maapallomme malariasta kärsivillä alueilla.