https://frosthead.com

Cum citesc proteinele ajutat oamenii de știință între liniile unui registru de moarte a ciumei din 1630

Timp de secole, ciuma a fost un rău viclean al morții în toată Europa. A adus devastări în orașe și sate rurale la intervale neregulate, iar din 1629 până în 1630 s-a abătut asupra Milano, Italia. Imaginabilul număr de moarte - 60.000 de oameni dintr-un oraș de 130.000 - s-a imprimat imaginației italiene, ajungând în cele din urmă să fie prezentat în romanul The Betrothed din secolul al XIX-lea al lui Alessandro Manzoni.

Continut Asemanator

  • Oasele de șobolan dezvăluie modul în care oamenii și-au transformat mediul insular

În timpul lungului sezon de ciumă din Milano, cărturarii au înregistrat numele și vârstele fiecărui individ care a pierit în registrele de moarte meticulos. Acum, se pare că aceste documente detaliate au păstrat mai mult decât nume și date - erau, de asemenea, pline de povești invizibile care se ascundeau printre înregistrările scrise.

Aproape 400 de ani mai târziu, oamenii de știință au revenit să descopere noi detalii despre condițiile de mediu din jurul manuscriselor, din ceea ce mâncau acești cărturari la animalele ținute în apropiere. Descoperirile au fost toate datorită unei tehnologii care schimbă jocul: discuri de polimer care extrag proteine ​​vechi de secole din hârtie. Descoperirile lor, publicate recent în Journal of Proteomics, detaliază totul, de la prevalența rozătoarelor la cantitatea enormă de bacterii din jurul manuscriselor - și deschid o nouă cale de cercetare pentru alte texte istorice cruciale.

„Am început această cercetare acum câțiva ani de la o idee de bază, că hârtiile și manuscrisele absorb diferite proteine ​​din scriitor și din mediul din jurul lucrării”, spune fizicianul Gleb Zilberstein, unul dintre autorii studiului. Dar niciodată nu ar fi ghicit cât de multe ar dezvălui acele proteine.

Zilberstein a spus că primul indiciu care ar putea fi descoperit astfel de detalii ar fi fost posibil: discuri polimerice brune, circulare, realizate din acetat de etil-vinil, menționate inițial pentru conservarea manuscrisului. Echipa sa a încercat să le folosească pentru a îndepărta acizii nocivi din hârtia pe bază de celuloză din caietele de 75 de ani ale lui Mikhail Bulgakov, autorul rus al Maestrului și Margarita .

După îndepărtarea discurilor, au descoperit că polimerii erau de asemenea plini de proteine, ceea ce ar putea oferi date bogate despre condițiile de mediu ale autorilor. De fapt, proteinele pot fi o sursă mai bună de astfel de date decât ADN-ul, spune Zilberstein. "Majoritatea oamenilor care lucrează în caracterizarea biochimică a artefactelor folosesc genomii", spune Zilberstein. „Este bun, dar ADN-ul este mai puțin stabil decât peptidele din proteine”. Acest tip de analiză se numește proteomică și a fost rafinat doar în ultimii ani.

Cu manuscrisele de la Milano, acestea au continuat mai mult procesul în mod detaliat, lăsând discurile EVA pe pagini timp de 60 până la 90 de minute pentru a permite proteinelor să adere la discul fără a provoca nicio degradare a hârtiei. Aceste lanțuri peptidice - aminoacizi legați ca blocurile Lego - au fost apoi analizate într-o mașină de spectrometrie de masă și identificate folosind baze de date proteice. Cercetătorii au preluat peste 70.000 de secvențe peptidice cuprinzând 600 de familii de proteine ​​diferite din cele 11 pagini ale registrului decesului și un aviz de o pagină păstrat în aceeași arhivă.

E36FDEF9-E4A1-441C-8514-C91CABBAC1AB.JPG O notificare publică cu privire la noile politici de carantină pe care cercetătorii le-au analizat pentru noul studiu. În colțul din dreapta jos se află un disc maro EVA, care atrage acizi și proteine. (Gleb Zilberstein)

În timp ce peptidele ar putea fi mai stabile decât ADN-ul, vin cu propriile inconveniente: sunt, de asemenea, mult mai greu de identificat. Cercetătorii spun că aceasta a fost o provocare cu documentele din 1630. După cum scrie biochimistul Kathryn Stone într-un raport din 2013 privind tehnologia proteomică, „Structura proteinei poate fi mult mai eterogenă decât structura ADN-ului”, care necesită cercetătorilor să facă inferențe despre locul în care provin peptidele.

"Proteinele sunt într-adevăr mai stabile în unele moduri decât ADN-ul, dar au o putere mai puțin discriminatorie la nivelul secvenței. De asemenea, chiar dacă puteți găsi urme de proteine, discriminarea lor împotriva contaminării este mult mai grea decât este de la ADN", a spus Hendrik Poinar, biolog evolutiv la McMaster Ancient DNA Center, care nu a fost implicat în cercetare, prin e-mail. Dar chiar și cu aceste avertismente, Poinar a adăugat analiza discului EVA, „Eu zic, „ Început bun, înainte! ””

Cercetătorii au descoperit 312 secvențe peptidice care s-au potrivit cu bacteriile cunoscute. Apoi, au redus acest număr până la 17 care au încadrat în familia Yersinia - bacteriile responsabile de Y. pestis sau ciuma bubonică. Proteinele nu aparțin exclusiv Y. pestis . De asemenea, ar putea aparține altor specii de bacterii Yersinia, inclusiv unele care nu sunt mortale pentru oameni.

După cum spune Ann Carmichael, profesor de istorie la Universitatea Indiana de la Bloomington, care și-a petrecut cariera academică cercetând istoria medicală a ciumei, spune: „Identificarea proteinelor sunt la fel de bune ca baza de date pe care au compilat-o.” Dar asta nu înseamnă că nu este intrigată de noile cercetări. „Este un material interesant și cred că vor fi multe rafinări în laboratoare”, spune Carmichael, care, de asemenea, nu a fost implicat în noul studiu.

Prima reacție a lui Carmichael la noul studiu a fost dezgustul de a realiza că toate aceste particule se găseau în manuscrise pe care le manipulase. „Cu toții am trecut prin paginile manuscriselor și am petrecut mult timp cu documente milaneze”, spune ea. Unul dintre colegii ei chiar a întâlnit excremente de mouse în paginile manuscrisului pe care îl examina. În afară de „ewww” de a cunoaște raportul dintre proteinele de șobolan și proteinele umane a fost aproape unu la unu, Carmichael a descoperit descoperirile fascinante.

Istoricul Universității din Texas, Stefano D'Amico, este de acord că noua tehnică poate oferi perspective pe care textul și producția sa nu le-au putut. Concret, el a arătat constatarea că cărturarii mâncau în principal porumb, cartofi, năut, orez și morcovi și că oile și caprele erau undeva în lazaretto, care adăpostea bolnavii. (Autorii speculează că acele animale de fermă ar fi putut fi adăpostite în lazaretul în carantină pentru a hrăni pruncii ale căror mame au murit de ciumă.)

„Toate informațiile despre dieta acestor oameni, ce mâncau la vremea respectivă, ce fel de animale erau în zona lazaretului - mediul în care acești oameni își desfășurau activitatea, acest lucru este important pentru istorici”, D'Amico spune.

407D0317-11DD-441D-AD87-E509566C9974.JPG O pagină din registrele decesului de ciumă, cu un disc UVA în partea dreaptă jos. (Gleb Zilberstein)

Desigur, registrele în sine au multe de spus despre modul în care a înflorit ciuma societatea italiană în timpul Renașterii. Carmichael, care a examinat documentele din secolele anterioare anului 1630, a fost lovit de consecvența administratorilor care înregistrau numele și morții acestor persoane. „Se manifestă pentru muncă, fac același lucru mereu. Este o treabă obositoare, ne mulțumită. Și singura dată când nu găsești aceste înregistrări este când ciuma devine atât de rea încât păstrarea înregistrărilor se prăbușește. Dar încă încearcă să o facă. ”

Apoi, documentația rapidă a fost un efort de a impune ordinea unei situații haotice. Ideea era să îi ajute pe oficiali să identifice când au început noi focare ale ciumei, astfel încât să poată carantina orașul din comerțul cu alte orașe și să înceapă rotunjirea persoanelor afectate pentru a le transporta în tabere sau lazaretto, o structură enormă în afara orașului. care adăpostea până la 9.000 de oameni în împrejurimile sale. În timp ce unii oameni afectați de ciumă mergeau acolo de bună voie, cei mai mulți au fost îndepărtați cu forța din oraș împreună cu familiile lor și alte contacte.

„Odată ce ai fost înăuntru, erai practic un prizonier”, spune D'Amico. „Era o singură intrare și era păzită de soldați. Ai putea ieși doar dacă ai supraviețuit epidemiei. ”

Fiind amenințată constant de moarte a afectat civilii. „Sunt secolele în care Europa colonizează globul și se întâmplă tot felul de lucruri - Renașterea, Reforma, Revoluția Științifică - iar ciuma este o întrerupere”, spune Carmichael. "Daniel Defoe a spus că ciuma a fost o mină nevăzută: o calci pe ea, iar aceasta te aruncă în aer și îți schimbă viața."

Pentru Zilberstein și chimistii care au dezvoltat această tehnologie, învățarea mai mult despre cum a fost viața în timpul ciumei este doar începutul. Discurile EVA ar putea avea orice număr de aplicații pentru istorici și arhiviști care speră să descopere mai multe informații despre documentele lor. De exemplu, Zilberstein spune că speră să investigheze documentele originale ale scriitorilor precum Anton Cehov și Friedrich Nietzsche, pentru a vedea dacă foloseau medicamente sau suferă de vreo afecțiune medicală în momentul scrierii cărților.

Există câteva avertismente. Diferite țări au climaturi diferite, iar unele manuscrise ar putea fi contaminate cu proteine ​​mai moderne, în funcție de modul în care sunt manipulate. Dar Zilberstein consideră că extragerea peptidelor este încă o cale fructuoasă înainte în cercetarea patrimoniului cultural. După cum spune el, „Putem citi datele ascunse din surse vechi de informații bazate pe hârtie.”

Cum citesc proteinele ajutat oamenii de știință între liniile unui registru de moarte a ciumei din 1630