Två silverryggsgorillor; troligen den ursprungliga källan till en malariaparasit hos människor. Foto: Patrick Cyusa som används under CCO-licens.

Malariaframkallande parasiter har haft en dödlig inverkan på mänskliga populationer under mycket lång tid. Gamla texter som hittats i Kina beskriver malariainfektioner och vårt genom bär spår av att vi har haft att göra med malaria, till exempel i form av mutationen för sicklecellanemi, som bibehålls i befolkningen eftersom den ger ett visst skydd mot malaria. Än i dag dödar malaria upp till 500 000 människor per år, och det finns ännu inget kommersiellt tillgängligt vaccin som kan skydda oss. Malaria är utan tvekan en av de värsta parasitsjukdomarna som drabbat mänskligheten och det finns totalt fem arter av malariaparasiter som orsakar den hos människor.

Med en så stor påverkan har forskare alltid försökt ta reda på var dessa parasiter kommer ifrån. När människans och schimpansens linjer delade sig från en gemensam förfader, skiljde sig då malariaparasiter som infekterade den gemensamma förfadern också åt, vilket ledde till malariaarter för människor och malariaarter för schimpanser? Man trodde länge att detta var fallet för den malariaframkallande parasiten Plasmodium falciparum, som tillsammans med Plasmodium vivax är ansvarig för majoriteten av malariafallen och dödsfallen hos människor.

Den rådande teorin om Plasmodium vivax ursprung är dock att den är mycket yngre och att den har hoppat över till människan från en makakapa i Sydostasien för cirka 60 000 år sedan.

Om dessa teorier är felaktiga måste forskarna hitta det verkliga ursprunget till de malariaparasiter som smittar människor, för att kunna bedöma riskerna för framtida artöverskridande överföring av malariaparasiter från apor och apor till oss. Denna information ger oss också viktiga ledtrådar om hur vi ska behandla och hantera infektionen. Nu har den nya utvecklingen inom tekniken för sekvensering av arvsmassan vänt på manuskriptet för berättelsen om malarias ursprung.

Nya tekniker

Om man vill veta hur en grupp organismer har utvecklats och delats upp i olika arter, är den bästa metoden att titta på förändringar i DNA:t över tid, i alla organismer i fråga. Denna typ av analys ger oss gruppens fylogeni, eller evolutionära träd, och kan uppskatta vilka släktlinjer av arter som gav upphov till de andra och så vidare. Ju fler arter och DNA-avsnitt man tittar på, desto fler samband och information blir tillgänglig. Detta är precis vad man har gjort med malariaparasiter.

Vår förmåga att samla in malaria-DNA från apor har traditionellt sett begränsats av att man måste ta blod från dessa djur. Tekniska framsteg under det senaste decenniet innebär nu att malaria-DNA kan samlas in och isoleras från avföring från apor, vilket öppnar möjligheten att ett stort antal prover kan sekvenseras och resultaten läggas till de uppgifter som används för att konstruera malariaparasiternas fylogeni. Det visar sig att aporna bär på många fler malariaarter än vad man ursprungligen trodde, och det var dessa nya uppgifter som gav de första indikationerna på att mänskliga infektioner med P. falciparum kan ha sitt ursprung från existerande apor. Tidigare i år publicerade Dorothy Loy och en grupp kollegor en utmärkt genomgång av dessa resultat.

Resultaten ger upphov till en ny teori

Av de 3 500 sekvenser som provtogs identifierades sex Laverania-arter (ett undersläkte till Plasmodium-släktet). En linje från västliga gorillor var nästan identisk med P. falciparum. De första tankarna var att dessa infektioner ger en ledtråd om att mänsklig malaria skulle kunna infektera gorillor, tills fler analyser visade att mänsklig P. falciparum faktiskt är en ättling till denna gorillaart. Det är troligt att denna dödliga mänskliga parasit inte utvecklades tillsammans med de tidiga människorna när de delade sig från vår gemensamma förfader schimpanserna, utan den hoppade snarare över till människor från gorillor i en enda överföringshändelse för ungefär 10 000 år sedan.

Denna nya insikt i malarians ursprung hjälper också till att förklara varför P. falciparum har förvånansvärt låga nivåer av genetisk mångfald jämfört med andra malariaarter. Ursprungligen var det bara ett litet antal P. falciparum-parasiter som hoppade in i människan, eftersom endast de hade rätt uppsättning mutationer som gjorde det möjligt för dem att överleva. För närvarande verkar inga gorilla-malariaarter kunna överleva hos människor. Eftersom endast ett litet antal unika parasiter kunde infektera människor har denna population mindre mångfald än alla parasiter i den ursprungliga populationen, en situation som kallas populationsflaskhals. Genom att förstå den genomsnittliga mängden genetiska förändringar i malarias genomer över tid och antalet skillnader mellan P. falciparum och gorillans malariaarter kunde forskarna uppskatta att detta byte skedde för bara 10 000 år sedan.

Denna nya förståelse av P. falciparums ursprung var inte den enda nya upptäckten.

Nytt ursprung för Plasmodium vivax

Teorin att P. vivax har sitt ursprung i Asien, efter att ha hoppat från makaker till människor, har alltid inneburit svårigheter att lösa två frågor. För det första kom människan in i Asien först för 60 000 år sedan och uppdelningen mellan malaria hos makaker och P. vivax verkar vara mycket äldre än så. För det andra tros den Duffy-negativa fenotypen, som förekommer i stort antal i Afrika söder om Sahara och inte i Sydostasien, ha valts ut som svar på ett högt selektionstryck från P. vivax, eftersom avsaknaden av Duffy-antigenet tros göra det svårt för P. vivax att få en sjukdom. vivax att invadera röda blodkroppar.

Båda dessa frågor löses med hjälp av en teori som genereras från den nya provtagningen och fylogenierna.

Vi ser nu att P. vivax och besläktade stammar är mycket vanliga hos schimpanser och gorillor, vilket visar att P. vivax, liksom P. falciparum, med största sannolikhet har sitt ursprung i afrikanska apor och även hoppat över till människor i Afrika.

Framtida forskningsvägar

Omskrivningen av teorierna om ursprunget till dessa malariasjukdomar hos människan är en viktig revidering eftersom den kan öppna nya och viktiga vägar för malariaforskningen. Vilka gener och mutationer gjorde det möjligt för malaria att hoppa från apor till människor? Att hitta dessa kan öppna upp för nya läkemedelsmål eller behandlingsalternativ. Vilka gener är likartade i malariaparasiter hos både människor och apor? Kan detta tyda på några allmänt bevarade viktiga funktioner som också skulle kunna utgöra mål för vacciner eller läkemedel? Sedan malariaparasiterna upptäcktes för bara drygt 100 år sedan har mycket pengar och ansträngningar lagts ner på forskning om dem, och det med rätta med tanke på de enorma ekonomiska och sociala kostnader som malariaparasiterna har för människorna. Identifieringen av ursprunget till mänskliga malariaparasiter är ett viktigt resultat som förhoppningsvis kommer att leda till förbättringar i livet för dem som lever i malariadrabbade regioner på vår planet.