Kematian Hitam Meninggalkan Tanda pada Genom Manusia

Kematian Hitam tidak hanya menghapus jutaan orang Eropa selama abad ke-14. Itu meninggalkan bekas pada genom manusia, mendukung mereka yang membawa gen sistem kekebalan tertentu, menurut sebuah studi baru. Perubahan itu dapat membantu menjelaskan mengapa orang Eropa merespons secara berbeda dari orang lain terhadap beberapa penyakit dan memiliki kerentanan berbeda terhadap gangguan autoimun.

Para ahli genetika tahu bahwa populasi manusia berevolusi dalam menghadapi penyakit. Versi tertentu dari gen kita membantu kita melawan infeksi lebih baik daripada yang lain, dan orang yang membawa gen itu cenderung memiliki lebih banyak anak daripada mereka yang tidak. Jadi versi genetik yang bermanfaat tetap ada, sementara versi lain cenderung menghilang ketika mereka yang membawanya mati. Penyiangan semua ini kecuali gen-gen terbaik disebut seleksi positif. Tetapi para peneliti kesulitan menentukan gen-gen yang dipilih secara positif pada manusia, karena banyak gen berbeda dari satu individu ke individu lainnya.

Masukkan Mihai Netea, seorang ahli imunologi di Radboud University Nijmegen Medical Center di Belanda. Dia menyadari bahwa di negara asalnya, Rumania, keberadaan dua kelompok etnis yang sangat berbeda memberikan kesempatan untuk melihat tangan seleksi alam dalam genom manusia. Seribu tahun yang lalu, orang-orang Rroma - biasanya dikenal sebagai gipsi - berimigrasi ke Eropa - dari India utara. Tetapi mereka menikah sedikit dengan orang-orang Romawi Eropa dan karena itu memiliki latar belakang genetik yang sangat berbeda. Namun, dengan tinggal di tempat yang sama, kedua kelompok ini mengalami kondisi yang sama, termasuk Wabah Hitam, yang tidak mencapai India utara. Jadi para peneliti mencari gen yang disukai oleh seleksi alam dengan mencari kesamaan di Rroma dan orang-orang Romawi Eropa yang tidak ditemukan di India Utara.

Netea; ahli biologi evolusi Jaume Bertranpetit dari Universitas Pompeu Fabra di Barcelona, ​​Spanyol; dan rekan-rekan mereka mencari perbedaan di lebih dari 196.000 tempat dalam genom 100 orang Romawi keturunan Eropa dan 100 Rroma. Sebagai perbandingan, para peneliti juga membuat katalog perbedaan-perbedaan ini pada 500 orang yang tinggal di India barat laut, tempat asal Rroma. Kemudian mereka menganalisis gen mana yang paling banyak berubah untuk melihat mana yang paling disukai oleh seleksi.

Secara genetik, Rroma masih sangat mirip dengan India barat laut, meskipun mereka telah hidup berdampingan dengan orang-orang Romawi selama satu milenium, tim menemukan. Tetapi ada 20 gen dalam Rroma dan Romawi yang memiliki perubahan yang tidak terlihat dalam versi India dari gen-gen itu, Netea dan rekan-rekannya melaporkan secara online hari ini di Prosiding National Academy of Sciences . Gen-gen ini “dipilih secara positif untuk orang-orang Romawi dan orang-orang gipsi tetapi tidak untuk orang-orang India, ” jelas Netea. "Ini sinyal yang sangat kuat."

Gen-gen tersebut termasuk satu untuk pigmentasi kulit, satu terlibat dalam peradangan, dan satu yang terkait dengan kerentanan terhadap penyakit autoimun seperti rheumatoid arthritis. Tetapi yang paling disukai Netea dan Bertranpetit adalah sekelompok tiga gen sistem kekebalan yang ditemukan pada kromosom 4. Gen-gen ini mengkode reseptor mirip tol, protein yang menempel pada bakteri berbahaya di dalam tubuh dan meluncurkan respons defensif. "Kami tahu mereka pasti penting untuk pertahanan tuan rumah, " kata Netea.

Peristiwa apa dalam sejarah yang mungkin mendukung versi gen ini dalam bahasa gipsi dan Romawi, tetapi tidak pada orang India? Netea dan koleganya menguji kemampuan reseptor seperti tol untuk bereaksi terhadap Yersinia pestis, bakteri yang menyebabkan Kematian Hitam. Mereka menemukan bahwa kekuatan respon imun bervariasi tergantung pada urutan yang tepat dari gen reseptor seperti tol.

Netea dan Bertranpetit mengusulkan bahwa Rroma dan Romawi Eropa memiliki versi gen sistem kekebalan yang sama karena tekanan evolusi yang diberikan oleh Y. pestis . Orang Eropa lainnya, yang leluhurnya juga menghadapi dan selamat dari Black Death, membawa perubahan serupa pada gen reseptor seperti tol. Tetapi orang-orang dari Cina dan Afrika — dua tempat lain yang tidak dijangkau oleh Black Death — tidak memiliki perubahan ini. (Ada banyak tulah sepanjang sejarah di seluruh dunia, tetapi tidak ada yang begitu mematikan seperti Kematian Hitam, yang menewaskan sekitar satu dari setiap empat orang Eropa, dan dengan demikian melakukan seleksi yang sangat kuat.) Kesamaan dalam gen lain kemungkinan disebabkan oleh kondisi lain yang dialami oleh Rroma dan Eropa, tetapi bukan orang India.

"Penggunaan dua populasi yang tinggal di wilayah geografis yang sama sangat pintar, " kata ahli genetika populasi manusia Oscar Lao dari Erasmus MC di Rotterdam, Belanda, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. "Bukti eksperimental ini sangat penting, " tambahnya. Ini menunjukkan bahwa bakteri Black Death memang berinteraksi dengan protein yang dikode oleh gen yang disukai oleh seleksi alam. "Itu harus menjadi tujuan untuk semua jenis analisis itu."

"Ini hipotesis bagus yang mereka kemukakan, " setuju Lluis Quintana-Murci, ahli genetika populasi manusia di Institut Pasteur di Paris yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Perubahan genetik mungkin memiliki efek modern. "Kehadiran versi khusus dari gen-gen ini dapat memberikan dasar evolusi mengapa populasi tertentu lebih berisiko" untuk jenis penyakit tertentu, kata Douglas Golenbock, ahli imunologi di Fakultas Kedokteran Universitas Massachusetts di Worcester. "Efek sampingnya tampaknya orang Eropa memiliki sistem kekebalan yang lebih proinflamasi daripada mereka yang tidak pernah mengalami Black Death. "

Namun, Lao dan Quintana-Murci bertanya-tanya apakah konvergensi dalam gen ini dapat dijelaskan dengan cara lain. Ada kemungkinan bahwa versi yang menguntungkan ini dimasukkan ke dalam Rroma dengan kawin silang antara Rroma dan Romawi, kata mereka. Urutan tambahan dari daerah genetika konvergen harus menjawab pertanyaan ini, kata Quintana-Murci. Penting juga untuk memeriksa bagaimana reseptor seperti tol menanggapi bakteri mematikan lainnya untuk melihat apakah penyakit lain mungkin menjadi penyebab perubahan. Itu kemungkinan akan terjadi, tambah Quintana-Murci. "Ini akan menginspirasi laboratorium lain untuk melihat apakah infeksi bakteri lain juga bisa menjelaskan [pemilihan]."