ഡോ.നന്ദു ടി.ജി.

Project Manager

The Institute for Stem Cell Science and Regenerative Medicine (inStem), Bengaluru

• Facebook
• Email

2022-ലെ വൈദ്യശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നൊബേൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചത് സ്വീഡിഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ സ്വാന്തെ പാബോവിനാണ്, വംശനാശം സംഭവിച്ച ഹോമിനിനുകളുടെ ജീനോമുകളെക്കുറിച്ചും, മനുഷ്യ പരിണാമത്തെക്കുറിച്ചുമുള്ള കണ്ടെത്തലുകൾക്കാണ് അദ്ദേഹത്തിന് നൊബേൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചത്.  പുരാതന മനുഷ്യാവശിഷ്ടങ്ങളിൽ നിന്നും വേർതിരിച്ച ഡിഎൻഎ (aDNA) ഉപയോഗിച്ചാണ്  അദ്ദേഹം ഈ കണ്ടെത്തലുകൾ നടത്തിയത്. aDNA വേർതിരിക്കലും അതിന്റെ വിശകലനവും വെല്ലുവിളികൾ നിറഞ്ഞതാണ്. എന്നാൽ  സ്വാന്തെ പാബോ വളരെ വിജയകരമായി aDNA വേർതിരിക്കാനും അതിനെ വിശകലനം ചെയ്യാനുമുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിച്ചു. ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികാസം  പുരാതന രോഗാണു ജീനോമിക്സ്  എന്ന പുതിയ ശാസ്ത്രശാഖയുടെ വികാസത്തിന് കാരണമായി.   ഈ ശാസ്ത്രശാഖ രോഗാണുവിന്റെ ചരിത്രത്തിലേക്കും, പരിണാമത്തിലേക്കും വെളിച്ചം വീശുന്നതാണ്.

എന്താണ് പുരാതന രോഗാണു ജീനോമിക്സ്?  

പുരാതന മനുഷ്യരുടെയോ മൃഗങ്ങളുടെയോ  സസ്യങ്ങളുടെയോ അവശിഷ്ടങ്ങളിൽനിന്ന് വീണ്ടെടുത്ത രോഗാണുക്കളുടെ ജനിതക വസ്തുക്കളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനമാണ് Ancient pathogen genomics അഥവാ പുരാതന രോഗാണു ജനിതക പഠനം. മൈക്രോബയോളജി (സൂക്ഷ്മാണു ജീവശാസ്ത്രം), പരിണാമ ജീവശാസ്ത്രം, ചരിത്രം, നരവംശശാസ്ത്രം തുടങ്ങിയ നിരവധി പഠനമേഖലകളുടെ സംയോജനം ഇതിന്  ആവശ്യമാണ്. മനുഷ്യരും സാംക്രമികരോഗങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ദീർഘകാലചരിത്രത്തെ ഈ ശാസ്ത്രശാഖ അടയാളപ്പെടുത്തുന്നു. രോഗാണുക്കളും അവയുടെ ആതിഥേയരും തമ്മിലുള്ള  പരിണാമപരമായ കൊടുക്കൽ വാങ്ങലുകളെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കാനും,  രോഗാണുക്കളുടെ ഉത്ഭവം കണ്ടെത്താനും,  മനുഷ്യരുടെയിടയിൽ ഉണ്ടായ രോഗസംക്രമണത്തിൽ  ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ജനിതക പ്രക്രിയകളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാനും പുരാതന രോഗാണു ജനിതകപഠനം സഹായിക്കുന്നു.

ആദ്യകാലത്ത് മൈക്രോസ്കോപ്പി, ഇമ്മ്യുണോകെമിക്കൽ ഡിറ്റക് ഷൻ, ഫോസിലുകളുടെ രൂപവിജ്ഞാനീയം (morphology) തുടങ്ങിയ സങ്കേതങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് പുരാതന രോഗാണുക്കളെക്കുറിച്ച്  പഠിച്ചിരുന്നത്,  എന്നാൽ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യകൾക്ക് ധാരാളം ന്യൂനതകളുണ്ടായിരുന്നു.  പിന്നീട്, പോളിമറേസ് ചെയിൻ റിയാക് ഷന്റെ (പിസിആർ) കണ്ടുപിടുത്തം ഡിഎൻഎ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻവഴി പുരാതന സൂക്ഷ്മാണുക്കളെ തിരിച്ചറിയാനും പരിശോധിക്കാനുമുള്ള ഗവേഷകരുടെ കഴിവ് ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചു. ഇത് സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ വളർത്തൽ ആവശ്യമില്ലാതെതന്നെ പ്രത്യേക ഡിഎൻഎ സീക്വൻസുകൾ പരിശോധിച്ച് പുരാതന സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ ജനിതകശാസ്ത്രം  പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാൻ ഗവേഷകരെ പ്രാപ്തരാക്കി. എന്നാൽ PCR-അധിഷ്ഠിത സാങ്കേതികവിദ്യകൾ മാലിന്യങ്ങളോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവാണെന്നതിനാൽ അവ തെറ്റായ നിഗമനങ്ങളിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.  തെറ്റായ PCR ഫലങ്ങൾ നിരവധി തെറ്റായ നിഗമനങ്ങൾക്ക്  കാരണമായി. എന്നാൽ നെക്സ്റ്റ്  ജനറേഷൻ സീക്വൻസിങ്  സാങ്കേതികവിദ്യ, PCR അടിസ്ഥാനമാക്കിയ മെറ്റാ ജീനോമിക് സാങ്കേതികവിദ്യ എന്നിവ പുരാതന രോഗാണു പഠനത്തിൽ വിപ്ലവകരമായ മാറ്റങ്ങളുണ്ടാക്കി.

നെക്സ്റ്റ്  ജനറേഷൻ സീക്വൻസിങ്  (next-generation sequencing -NGS) സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികാസം പുരാതന രോഗാണു ജനിതകപഠനത്തിന്റെ ആവിർഭാവത്തിനും, വളർച്ചയ്ക്കും വഴിതെളിയിച്ചു. ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ പുരാതന DNA-യിൽനിന്ന് വീണ്ടെടുക്കാൻ കഴിയുന്ന വിവരങ്ങളുടെ അളവ് സമൂലമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചു. ഇത് aDNA (ancient DNA) ശ്രേണീകരണത്തിനായുള്ള പരിമാണപരമായ (quantitative) രീതികൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ സഹായിക്കുകയും,  പുരാവസ്തുക്കളിൽനിന്ന് മുഴുവൻ പുരാതന രോഗാണു ജീനോമുകളും വീണ്ടെടുക്കാൻ പ്രാപ്തമാക്കുകയും ചെയ്തു. 2011-ലാണ്   പുരാതന രോഗാണുവിന്റെ ജനിതക ഘടന ആദ്യമായി പ്രസിദ്ധീകരിക്കുന്നത്. അതിനുശേഷം ഈ ശാസ്ത്രശാഖ ത്വരിതഗതിയിൽ വളരുകയും, അതിന്റെ ദിശകൾ പകർച്ചവ്യാധികളുടെ പരിണാമത്തെക്കുറിച്ച് ആഴത്തിലുള്ള പഠനത്തിലേക്ക് വ്യാപരിക്കുകയും ചെയ്തു. ഇതിനെത്തുടർന്ന് മനുഷ്യന്റെ ചരിത്രം പഠിക്കുന്നതിനുള്ള അതുല്യമായ ഉറവിടമായി ഈ ശാസ്ത്രശാഖ മാറി.

രോഗാണുപരിണാമവും ആതിഥേയനും

ഒരു രോഗാണുവിന്റെ വിജയവും പരാജയവും, അതിജീവിക്കാനും പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കാനും ഒരു പുതിയ ആതിഥേയനിലേക്കോ, പരിസ്ഥിതിയിലേക്കോ വ്യാപിക്കാനുമുള്ള അതിന്റെ കഴിവിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. രോഗാണുക്കളിലെ പരിണാമപ്രക്രിയ പ്രതികൂല സാഹചര്യങ്ങളെ നേരിടാൻ അവയെ സഹായിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, മനുഷ്യശരീരത്തിലെ   പരിണാമ സമ്മർദങ്ങളായ (selection pressure) ആർജിതപ്രതിരോധശക്തി (acquired immunity), സ്വാഭാവികപ്രതിരോധശക്തി (innate immunity), ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ/ആന്റിമൈക്രോബിയലുകൾ പോലുള്ള മെഡിക്കൽ ഇടപെടലുകളുമായുള്ള സമ്പർക്കം, മനുഷ്യശരീരത്തിലെ സ്വാഭാവികസൂക്ഷ്മാണുക്കളുമായുള്ള മത്സരം (microbial commensals) എന്നിവ രോഗാണുക്കളുടെ പരിണാമത്തിന്  വഴിതെളിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളാണ്‌. ഒരു ആതിഥേയൻ (host) രോഗാണുവിന്റെ ആക്രമണത്തെ തടയാൻ പുതിയ പ്രതിരോധം സംവിധാനങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ഈ ആതിഥേയ പ്രതിരോധത്തെ മറികടക്കാൻ കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെട്ട ആക്രമണതന്ത്രം സ്വീകരിക്കാൻ രോഗാണു നിർബന്ധിതനാകുന്നു. ഇതിന്  പ്രതികരണമായി ആതിഥേയൻ പുതിയ പ്രതിരോധസംവിധാനങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുകയും രോഗാണുവിന്റെ ആക്രമണത്തെ നേരിടുകയും ചെയ്യും. പരിണാമപരമായി ആനുകൂല്യം സിദ്ധിച്ച രോഗാണുക്കൾക്ക് അതിജീവിക്കാനും പകർപ്പെടുക്കാനും ആതിഥേയരുടെ ഉള്ളിൽ ഫലപ്രദമായി വ്യാപിക്കാനും കഴിയും. അവയ്ക്ക് അവരുടെ ജീനുകൾ അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് കൈമാറാനുള്ള  അവസരം കൂടുതലായി ലഭിക്കും.  അതുപോലെ, അണുബാധയെ ഫലപ്രദമായി നേരിടുന്ന ആതിഥേയൻ കൂടുതൽ നിലനിൽക്കുകയും, അതിന്റെ ജനിതകവിവരങ്ങൾ അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് കൈമാറുകയും ചെയ്യും. ഇത്തരത്തിൽ പരിണാമം രോഗാണുവിന്റെ ആവിർഭാവത്തിലും, അതിജീവനത്തിലും ഒരു പ്രധാന പങ്ക്  വഹിക്കുന്നുണ്ട്.

പുരാതന രോഗാണു ഡിഎൻഎ വേർതിരിക്കുന്നതിനുള്ള രീതികൾ

പുരാതന അവശിഷ്ടങ്ങളിൽ നിന്ന് ഡിഎൻഎ വേർതിരിക്കൽ വെല്ലുവിളികൾ നിറഞ്ഞ പ്രക്രിയയാണ്.  aDNA-യുടെ കുറഞ്ഞ അളവും, അതിന്റെ വളരെ ഛിന്നഭിന്നമായതും, കേടുപാടുകൾ സംഭവിച്ചതുമായ അവസ്ഥയും, വ്യാപകമായ ആധുനിക-ഡിഎൻഎ മലിനീകരണവും പുരാതന ഡിഎൻഎ വേർതിരിക്കലിനെ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ളതാക്കുന്നു.

പുരാതന മനുഷ്യാവശിഷ്ടത്തിലെ വിവിധ ഭാഗങ്ങളിൽനിന്ന്  aDNA വേർതിരിക്കാവുന്നതാണ്, aDNA ശേഖരിക്കുന്ന ശരീരഭാഗം രോഗത്തിന്റെ പ്രകൃതമനുസരിച്ചു വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്  കശേരുക്കൾ (skeletal lesions of vertebrae-രോഗാണുക്കൾ കാരണം കശേരുക്കളിൽ കാണുന്ന ക്ഷതങ്ങൾ) മൈകോബാക്ടീരിയം ( ട്യൂബർകുലോസിസ്  a DNA-യുടെ (ക്ഷയത്തിന്  കാരണമാകുന്ന ബാക്ടീരിയ) സമ്പന്നമായ ഉറവിടമാണ്. അതേസമയം നീണ്ട അസ്ഥികളാണ്  (long bones) മൈകോബാക്ടീരിയം ലെപ്രെ (കുഷ്‌ഠ രോഗത്തിന് കാരണമാകുന്ന ബാക്ടീരിയ), ട്രെപോണിമ പല്ലിടം (സിഫിലിസ്  ഉണ്ടാക്കുന്ന രോഗാണു) എന്നീ രോഗാണുക്കളുടെ aDNA -യുടെ ഉറവിടം. എന്നാൽ രക്തത്തിലൂടെ പകരുന്ന രോഗാണുക്കളുടെ aDNA പൊതുവെ അസ്ഥികളിൽ കാണാൻ സാധിക്കില്ല. പക്ഷേ ഈ രോഗാണുക്കളുടെ aDNA പല്ലിൽ (ദന്തമജ്ജ-രക്തക്കുഴലുകളുള്ള പല്ലിന്റെ ഉള്ളറ)  നിന്ന് വേർതിരിക്കാവുന്നതാണ്. ദന്തമജ്ജയിലെ (pulp chamber) ഉണങ്ങിയ അഥവാ നിര്‍ജ്ജലീകൃതമായ രക്തമാണ് (desiccated blood) ഇവയുടെ  (aDNA-യുടെ) ഉറവിടമായി കരുതപ്പെടുന്നത്.

മറ്റ്  ശരീരഭാഗങ്ങളിൽനിന്നും രോഗാണുവിന്റെ aDNA വേർതിരിക്കാവുന്നതാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്  ഉറച്ച ദന്ത പ്ലാക്കിൽ (dental calculus) നിന്ന് വായിലെ രോഗകാരികളെയും, മമ്മികളിലെ ടിഷ്യൂകളിൽനിന്ന്  ഹെലിക്കോബാക്റ്റർ പൈലോറി, വേരിയോള വൈറസ് (വസൂരി വൈറസ്), മൈകോബാക്ടീരിയം ട്യൂബർകുലോസിസ്  എന്നിവയേയും, ചരിത്ര പ്രാധാന്യമുള്ള രക്തക്കറകളിൽ നിന്ന്  മലേറിയയ്ക്ക്  കാരണമാകുന്ന രോഗാണുക്കളേയും വേർതിരിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.

പുരാതന രോഗാണുവിന്റെ വേർതിരിക്കലും തിരിച്ചറിയലും 

പുരാതന അവശിഷ്ടങ്ങളിൽനിന്ന്  വേർതിരിക്കുന്ന മെറ്റാജീനോമിൽ (ഒരു പരിസ്ഥിതിയിലോ അല്ലെങ്കിൽ സാമ്പിളിലോ ഉള്ള നിരവധി ജീനോമുകളുടെ ഒരു ശേഖരമാണ് മെറ്റാജെനോം) പുരാതന രോഗാണുവിന്റെ aDNA കൂടാതെ ഒരുപാട്  മറ്റ്  ജനിതക വസ്തുക്കളടങ്ങിയിരിക്കും (rich environmental DNA background),   ഇതിൽ പുരാതന രോഗാണുവിന്റെ aDNA-യുടെ അളവ്  വളരെ തുച്ഛമായിരിക്കും (<1%). അതിനാൽ മറ്റ്  ജനിതക വസ്തുക്കളിൽ(environmental DNA)നിന്ന് aDNA-യെ വേർതിരിക്കുന്നതിനും,  തിരിച്ചറിയാനും പ്രത്യേക പരീക്ഷണരീതികൾ ആവശ്യമാണ്.

പുരാതന രോഗാണുക്കളെ തിരിച്ചറിയുന്നതിന് രണ്ട്  രീതികളാണ്  മുഖ്യമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്.  ഒന്ന്  ഒരു പ്രത്യേക രോഗാണുവിനെ ലക്ഷ്യമിടുന്ന രീതിയും,  രണ്ടാമത്തേത്  നിരവധി രോഗകാരികളായ സൂക്ഷ്മാണുക്കളെ  കണ്ടുപിടിക്കുന്ന രീതിയും. ഒറ്റ രോഗാണുവിനെ കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിന്  പിസിആർ കൂടാതെ ഹൈബ്രിഡൈസേഷൻ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സമ്പുഷ്ടീകരണ വിദ്യകളാണ്  (hybridization-​based enrichment techniques) ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നത്. അസ്ഥികളിൽ മാറ്റം വരുത്താൻ കഴിവുള്ള മൈകോബാക്ടീരിയം ട്യൂബർകുലോസിസ്  തുടങ്ങിയ സൂക്ഷ്മാണുക്കളെ കണ്ടുപിടിക്കാൻ ഈ രീതി ഫലപ്രദമാണ്. എന്നാൽ ഒരേ സമയം ഒട്ടനവധി രോഗാണുക്കളെ കണ്ടുപിടിക്കാൻ ബിയോചിപ്പ്  (microarray) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്  ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഇതിൽ ഫ്ലൂറസെൻസ് അല്ലെങ്കിൽ  പകർപ്പുകൾ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യ ചെലവ് കുറഞ്ഞതും വേഗതയേറിയതുമാണ്. എന്നാൽ ഇതിന് കൃത്യത കുറവാണ്, അതേസമയം aDNA സമ്പുഷ്ടീകരണം (aDNA enrichment) അടിസ്ഥാനമാക്കിയ  സാങ്കേതികവിദ്യ കൂടുതൽ കൃത്യതയുള്ളതും, aDNA-യുടെ ആധികാരികത നിർണയിക്കാൻ സാധിക്കത്തക്കതുമാണ്.

മേൽപറഞ്ഞ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് വേർതിരിച്ചെടുത്ത പുരാതന രോഗാണുവിന്റെ ജനിതക വിവരങ്ങൾ ഒരു പ്രത്യേക റഫറൻസ് ജീനോം  അല്ലെങ്കിൽ ഒരുകൂട്ടം റഫറൻസ് ജീനോമുകളായോ ചേർത്ത് കമ്പ്യൂട്ടർ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച്   രോഗാണുവിന്റെ ജനിതകഘടന തയാറാക്കും. ഇതിനുപയോഗിക്കുന്ന പ്രധാന സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ടൂളുകൾ Basic Local Alignment Search Tool (BLAST); the MEGAN Alignment Tool (MALT) എന്നിവയാണ്.

പുരാതന രോഗാണു ഡിഎൻഎ-യുടെ പ്രാമാണീകരണം 

പുരാതന രോഗാണുക്കളുമായി അടുത്ത ജനിതകബന്ധം  പുലർത്തുന്ന  ആധുനിക സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ ഡിഎൻഎ (environmental DNA) പുരാതന അവശിഷ്ടങ്ങളിൽ കാണാം. ഇത്  തെറ്റായ ഫലവ്യാഖ്യാനത്തിന്  കാരണമാകും. അതിനാൽ ലഭിച്ച aDNA  ശ്രേണിയുടെ ഗുണപരമായ വിലയിരുത്തൽ ആവശ്യമാണ്. ഇതിനായി ഡിഎൻഎ റീഡുകളുടെ ഗുണനിലവാരം, ജനിതകഘടനയിൽ ജീനുകളുടെ സ്ഥാനത്തിന്റെ കൃത്യതയുടെ വിലയിരുത്തൽ ,  തിരിച്ചറിയപ്പെടാൻ പോകുന്ന സൂക്ഷ്മാണുവുമായുള്ള  (putatively detected organism) വേർതിരിച്ച  പുരാതന ജീനോമിന്റെ ജനിതകപരമായ ദൂരം (edit distance) തുടങ്ങിയ രീതികൾ പുരാതന രോഗാണു ഡിഎൻഎ പ്രാമാണീകരണത്തിന് ഉപയോഗിച്ചുപോരുന്നു. കൂടാതെ  പുരാതന ഡി എൻ എ-യ്ക്ക് സംഭവിച്ച ക്ഷതത്തിന്റെ വിലയിരുത്തലും ജീനോം സീക്വൻസിങ്  വിവരങ്ങളുടെ ആധികാരികതയ്ക്കുള്ള ഒരു മാനദണ്ഡമാണ്.

കാലപ്പഴക്കംമൂലം വിവിധതരം ക്ഷതങ്ങൾ aDNA-യ്ക്ക്  സംഭവിക്കാറുണ്ട്. എന്നാൽ ഈ ക്ഷതങ്ങൾ aDNA-യുടെ ആധികാരികത നിർണയിക്കുന്നതിന്  പ്രധാന പങ്കുവഹിക്കുന്നുണ്ട്.  ഇതിൽ ഒന്നാമത്തേത്  ഡിപ്യൂരിനേഷൻ (Depurination) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ജലവിശ്ലേഷണംമൂലം (Hydrolysis) ഡിഎൻഎ ഇഴകളിൽനിന്ന്  പ്യൂരിൻ ന്യൂക്ലിയോബേസുകൾ വിച്ഛേദിക്കപ്പെടുന്നതിനാൽ   ന്യൂക്ലിയോബേസുകൾ ഇല്ലാത്ത സ്ഥലങ്ങൾ aDNAയിൽ രൂപപ്പെടാൻ കാരണമാകുകയും, അതുവഴി  ഡിഎൻഎ-യുടെ വിഘടനത്തിന്റെ ഒരു ക്രമം രൂപപ്പെടുന്നതിനു കാരണമാകുകയും ചെയ്യുന്നു. അതുപോലെ, പുരാതന ഡിഎൻഎ ശകലങ്ങളുടെ 5’ അറ്റങ്ങൾക്ക്  തൊട്ടുമുമ്പ്  അഡെനിൻ (എ), ഗ്വാനൈൻ (ജി) എന്നീ  ന്യൂക്ലിയോബേസുകളുടെ ആവൃത്തി സൈറ്റോസിൻ (സി), തയാമിൻ (ടി) എന്നീ ബേസുകളെ അപേക്ഷിച്ച് കൂടുതലായിരിക്കും. ഇവ  aDNAയുടെ ആധികാരികതയ്ക്കുള്ള ഒരു മാനദണ്ഡമായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.

 aDNA-യിൽ സാധാരണയായി തിരിച്ചറിയപ്പെടുന്ന രണ്ടാമത്തെ തരം നാശനഷ്ടമാണ് സൈറ്റോസിൻ ന്യൂക്ലിയോബേസിന്റെ ഹൈഡ്രോലൈറ്റിക് ഡീഅമിനേഷൻ (Deamination). ഇതിലൂടെ സൈറ്റോസിൻ (സി) ബേസ് യുറാസിൽ (യു) ആയി പരിവർത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ന്യൂക്ലിയോബേസിന്റെ  ഈ രൂപാന്തരം സാധാരണയായി സംഭവിക്കുന്നത്  ഉന്തിനില്‌ക്കുന്ന ഒറ്റ-ഡിഎൻഎ ഇഴകളിലാണ്. ഇത് aDNa ശകലങ്ങളുടെ  അറ്റങ്ങളിൽ ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിൽ തെറ്റായ ജനിതകകോഡ് രൂപപെടുന്നതിന്  കാരണമാകുന്നു. മേൽപറഞ്ഞ ഡിഎൻഎ കേടുപാടുകളുടെ വിലയിരുത്തൽ പുരാതന രോഗാണുഡിഎൻഎ പ്രാമാണീകരിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രയോജനകരമായ ഒരു മാർഗമാണ്. ഡിഎൻഎ ക്ഷതത്തിന്റെ  ക്രമത്തെ(DNA damage profile)ക്കുറിച്ച്  പഠിക്കാൻ മേപ്പ്  ഡാമേജ് (mapDamage2)  എന്ന  സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ടൂൾ  ഇപ്പോൽ ലഭ്യമാണ്.

സാംക്രമിക രോഗങ്ങളുടെ ചരിത്രവും  പുരാതന രോഗാണു ജീനോമിക്‌സും 

പുരാതനരോഗാണു ജീനോമിക്‌സ് ഉപയോഗിച്ച്  രോഗാണുവിന്റെ പരിണാമത്തെയും,സാംക്രമിക രോഗത്തിന്റെ ചരിത്രത്തെയും കുറിച്ച് പഠിക്കാൻ സാധിക്കും. രോഗാണു ജനിതകപഠനത്തിന്റെ വരവിനുമുമ്പ്  പകർച്ചവ്യാധികളുടെ ചരിത്രം പഠിക്കുവാൻ പുരാതന അസ്ഥികൂട അവശിഷ്ടങ്ങളുടെ പാലിയോപത്തോളജിക്കൽ വിലയിരുത്തൽ, ആധുനിക രോഗാണു വൈവിധ്യത്തിന്റെ താരതമ്യ ജനിതകപഠനം, ചരിത്രരേഖകൾ എന്നിവയെയാണ്  ആശ്രയിച്ചിരുന്നത്. മേല്പറഞ്ഞ മേഖലകൾ സംയോജിപ്പിച്ചുള്ള പഠനങ്ങൾ വളരെ ഉപയോഗപ്രദമാണെങ്കിലും,  പരിമിതികൾ നിറഞ്ഞതാണ്.

ഉദാഹരണത്തിന്  സാധാരണയായി വസൂരി വൈറസ് (variola virus) അണുബാധയുടെ ലക്ഷണമാണ് വെസികോ പസ്റ്റുലാർ ചുണങ്ങുകൾ. എന്നാൽ പത്തോളജിക്കൽ ലക്ഷണമായ  വെസികോ പസ്റ്റുലാർ ചുണങ്ങുകൾ കാണപ്പെട്ട ഒരു മനുഷ്യാവശിഷ്ടത്തിൽ നിന്ന്(mummified)  കരൾവീക്കമുണ്ടാക്കുന്ന ഹെപ്പറ്റൈറ്റിസ്  ബി വൈറസ്  ഡിഎൻഎ (HBV DNA)  തിരിച്ചറിയപെട്ടത്‌ ശരിയായുള്ള പുരാതനരോഗാണു നിർണയത്തിന്  പുരാതന രോഗാണു ജനിതക പഠനത്തിന്റെ പ്രാധാന്യം ബോധ്യപ്പെടുത്തുന്നതാണ്.

ഹെപ്പറ്റൈറ്റിസ്-ബി (HBV) വൈറസിന്റെ ഡിഎൻഎ 7000 വർഷം പഴക്കമുള്ള മനുഷ്യാവശിഷ്ടത്തിൽ നിന്നും (ജർമനിയിൽ) കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ശിലായുഗകാലഘട്ടംമുതൽ ഈ രോഗാണു മനുഷ്യ മനുഷ്യകുലത്തെ ബാധിച്ചിട്ടുണ്ടെന്നതിന്റെ തെളിവാണ്. ഇത് കൂടാതെ, വെങ്കലയുഗം, ഇരുമ്പുയുഗം മുതൽ ആധുനികയുഗത്തിലെ 16-ആം നൂറ്റാണ്ട് വരെയുള്ള മനുഷ്യന്റെ അവശിഷ്ടങ്ങളിൽ നിന്നും ഹെപ്പറ്റൈറ്റിസ്-ബി വൈറസ് ഡിഎൻഎ യുറേഷ്യയുടെ പല ഭാഗങ്ങളിൽ നിന്നും വേർതിരിച്ചിട്ടുണ്ട്.

പതിനഞ്ചാംനൂറ്റാണ്ടിൽ  നോർവേയിൽനിന്ന്, പേനിലൂടെ പകരുന്ന  ബൊറേലിയ റെക്‌റന്റീസ് (Borrelia recurrentis) എന്ന ബാക്റ്റീരിയയെ തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. ഇത് പ്ലേഗ് രോഗാണുവിനെ കൂടാതെ  രോഗാണുവാഹകരായ പ്രാണികൾ പരത്തുന്ന മറ്റു രോഗാണുക്കളും മധ്യകാല യൂറോപ്പിൽ പ്രചരിക്കുന്നുണ്ടായിരുന്നു എന്നതിന്  തെളിവാണ്. പുരാതന കുഷ്ഠരോഗാണു ജീനോമുകൾ തമ്മിലുള്ള വംശജനിതക (phylogenetic) ബന്ധങ്ങൾ പരിശോധിച്ച ശ്രദ്ധേയമായ രണ്ട് പഠനങ്ങൾ യൂറോപ്പിൽ അഞ്ചാം നൂറ്റാണ്ടിനും പതിനാലാം നൂറ്റാണ്ടിനും ഇടയിൽ  പ്രചരിച്ചിരുന്ന  മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം ലെപ്‌റേ (Mycobacterium leprae) സ്ട്രെയിൻ വൈവിധ്യം വെളിപ്പെടുത്തി. യൂറോപ്പിൽ ചെമ്പുയുഗത്തിലും,  വെങ്കലയുഗത്തിലും കുഷ്ഠരോഗം പ്രചരിച്ചിരുന്നു എന്നതിന്  തെളിവുകൾ ലഭ്യമാണ്. ഒരുപക്ഷെ വിവിധ ഇനം കുഷ്ഠരോഗാണുക്കളോടുള്ള   പൂർവികരുടെ സമ്പർക്കമാകാം ആധുനിക യൂറോപ്യൻ ജനതയിൽ കാണപ്പെടുന്ന ഉയർന്ന കുഷ്ഠരോഗ പ്രതിരോധ ശക്തിക്ക്  കാരണം.

പാലിയോപത്തോളജിക്കൽ, ചരിത്രപരമായ  രേഖകൾ,  ആധുനിക ജനിതകതാരതമ്യ പഠനം(comparative genomics) എന്നിവയ്ക്കുപരിയായി പകർച്ചവ്യാധിചരിത്രത്തിന് സംഭാവന ചെയ്യാനുള്ള aDNA-യുടെ കഴിവ് മുകളിൽ പറഞ്ഞ കണ്ടെത്തലുകൾ ശരിവെക്കുന്നു.

പുരാതന ഡിഎൻഎ-യും രോഗാണു പരിണാമ പഠനവും 

പുരാതനരോഗാണു ജീനോമിക്‌സ്  ഉപയോഗിച്ച്  നിരവധി രോഗാണുക്കളുടെ  പരിണാമത്തെക്കുറിച്ച്  പഠനങ്ങൾ നടന്നിട്ടുണ്ട്. എന്നാൽ ഈ ലേഖനത്തിൽ പ്ലേഗ്, ട്യൂബർകുലോസിസ്  രോഗാണുക്കളുടെ പരിണാമത്തിന്റെ ഉദാഹരണങ്ങൾ ഉദ്ധരിക്കുന്നു.

1. പ്ലേഗ്  രോഗാണുവിന്റെ പരിണാമം 

പ്ലേഗ് കാരണമാകുന്ന രോഗാണു യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസ് (Yersinia pestis)  ബാക്റ്റീരിയ (Gram-Negative Bacteria). ചെള്ളുകൾ വഴി വന്യജീവികളായ കരണ്ടുതീനികളിലേക്ക് (wildlife rodents) പകരുന്നു.  ഈ കരണ്ടുതീനികൾ  പ്ലേഗിന്റെ രോഗസംഭരണികളായി (Reservoir) വർത്തിക്കുന്നു.

മനുഷ്യരിൽ പ്ലേഗ് പ്രകടമാകുന്നത് ബ്യൂബോണിക്, ന്യുമോണിക്  (ശ്വാസകോശത്തെ ബാധിക്കുന്ന), സെപ്റ്റിസെമിക്  (രക്തത്തെ ബാധിക്കുന്ന) എന്നിങ്ങനെ മൂന്ന് രോഗരൂപങ്ങളായാണ്. ബ്യൂബോണിക് പ്ലേഗ് രോഗത്തിന്റെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ രൂപമാണ്. അണുബാധയേറ്റ ഒരു ചെള്ളിന്റെ കടിയേറ്റതിനെത്തുടർന്ന്, ബാക്ടീരിയകൾ ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള ലിംഫ് നോഡിലേക്ക് സഞ്ചരിക്കുന്നു. ഇതിനെത്തുടർന്ന് ബുബോസ് എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന വലിയ നീർ വീക്കം ഉണ്ടാകുന്നു. കൂടാതെ, പ്രൈമറി ബ്യൂബോണിക് പ്ലേഗിനെത്തുടർന്ന്, രക്തത്തിലേക്കും  (സെക്കൻഡറി സെപ്റ്റിസെമിക് പ്ലേഗ്), രക്തപ്രവാഹത്തിൽനിന്ന്  ശ്വാസകോശത്തിലേക്കും ബാക്ടീരിയകൾ വ്യാപിക്കുകയും, ദ്വിതീയ ന്യൂമോണിക് രോഗത്തിന് കാരണമാകുകയും ചെയ്യുന്നു. രണ്ടുരൂപങ്ങളും വളരെ മാരകമാണ്.  ചികിത്സിച്ചില്ലെങ്കിൽ 100% മരണത്തിന് കാരണമാകുകയും ചെയ്യും.  ന്യുമോണിക് പ്ലേഗിന് മാത്രമേ മനുഷ്യനിൽനിന്ന് മനുഷ്യനിലേക്ക് നേരിട്ടുപകരാൻ കഴിയുകയുള്ളൂ.

ചെള്ളിനുള്ളിൽ കോളനി രൂപീകരിക്കാനും ഒരു ബയോഫിലിം (സൂക്ഷ്മ ജീവികളുടെ കൂട്ടം) രൂപപ്പെടുത്താനും യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസിന് സവിശേഷമായ കഴിവുണ്ട്. ഇങ്ങനെ രൂപപ്പെടുന്ന ബയോഫിലിം,  ആതിഥേയന്റെ രക്തം (blood meal) ചെള്ളിന്റെ ദഹനനാളത്തിൽ പ്രവേശിക്കുന്നത്  തടയുന്നു, ഇതിന്റെഫലമായി  ചെള്ള് പട്ടിണിയിലാകുന്നു. തത്ഫലമായി, ചെള്ള് അതിന്റെ തീറ്റ തീവ്രമാക്കുന്നു. ഈ പെരുമാറ്റം, അണുബാധയില്ലാത്തവരിലേക്ക് ബാക്ടീരിയയുടെ സംക്രമണം വലിയതോതിൽ കൂടാൻ കാരണമാകുന്നു.   ചെള്ളുകൾക്കും എലികൾക്കും ഇടയിലുള്ള തുടർച്ചയായ ഈ സംപ്രേഷണചക്രം ‘എൻസോട്ടിക്ഘട്ടം’ എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നു. ചില കാരണങ്ങളാൽ ഈ സന്തുലിതാവസ്ഥയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നത് രോഗബാധിതരായ എലികൾക്കിടയിൽ രോഗം പൊട്ടിപ്പുറപ്പെടുന്നതിന് കാരണമാകും. ഇത് പ്ലേഗ് എപ്പിസൂട്ടിക്സ് എന്ന് അറിയപ്പെടുന്നു. എന്നാൽ എലികളുടെ എണ്ണത്തിൽ ഗണ്യമായ കുറവ് ചെള്ളുകളെ പുതിയ  ആതിഥേയരെത്തേടാൻ പ്രേരിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് മനുഷ്യരിൽ  അണുബാധയ്ക്ക് കാരണമാകുകയും ,  അനേകം അണുബാധകൾ   മഹാമാരികൾക്ക്  കാരണമാകുകയും ചെയ്യും.

യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസ്  എന്ന പ്ലേഗ്  രോഗകാരി,  യെർസിനിയ സ്യൂഡോട്യൂബർകുലോസിസ് എന്ന കുടല്‍ രോഗകാരിയിൽ നിന്ന്  പരിണമിച്ചിട്ടുണ്ടായതാണ്. യെർസിനിയ സ്യൂഡോട്യൂബർകുലോസിസുമായി യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസിന് വളരെയധികം ജനിതകസാമ്യം പുലർത്തുന്നുണ്ട്. യെർസിനിയ സ്യൂഡോട്യൂബർകുലോസിന്റെ ജീൻനേട്ടങ്ങളുടെയും ജീൻ  നഷ്ടങ്ങളുടെയും പരമ്പര അവയുടെ രോഗകാരിത്വത്തിലും (Pathogenecity), അവയ്ക്ക് വളരാന്‍ ഏറ്റവും പറ്റിയ സാഹചര്യത്തിലും കാര്യമായ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തുകയുണ്ടായി.  ഇത് യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസ് എന്ന രോഗാണുവിന്റെ ആവിര്‍ഭാവത്തിന്  കാരണമായി. ചരിത്രാതീതകാലത്തെ വ്യക്തികളുടെ പല്ലുകളിൽനിന്ന് കണ്ടെടുത്ത യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസ് പുരാതനഡിഎൻഎ,  നവീനശിലായുഗത്തിൽ വ്യാപിച്ചിരുന്ന യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസ് വംശപരമ്പരകളിലേക്ക്  (lineages) വെളിച്ചംവീശുന്നതാണ്. ഇത് യെർസിനിയ സ്യൂഡോട്യൂബർകുലോസിൽ നിന്ന് യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസ് വേർതിരിഞ്ഞത്  5700-6000 വർഷങ്ങൾക്കുമുമ്പാണെന്ന് കണക്കാക്കാൻ സഹായിച്ചു.

ചെള്ളുകൾവഴിയാണ് ബ്യൂബോണിക് പ്ലേഗ്  മുഖ്യമായും സംക്രമണം ചെയ്യപ്പെടുന്നത്.  ചെള്ളുകളിൽ  ജീവിക്കാൻ പ്ലേഗ് രോഗാണു നേടിയ കഴിവാണ്  പ്ലേഗിന്റെ പരിണാമത്തിൽ ഒരു പ്രധാന വഴിത്തിരിവായത്.  എന്നാൽ യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസിന്  ആദ്യമൊന്നും   ചെള്ളുകളിൽ  ജീവിക്കാൻ സാധിച്ചിരുന്നില്ല. നവീന ശിലായുഗത്തിന്റെ അവസാനഘട്ടത്തിൽ /വെങ്കലയുഗത്തിൽ(ആദ്യത്തെ പ്ലേഗ്  മഹാമാരിക്ക്   3000 വർഷംമുമ്പ്‌) ജീവിച്ചിരുന്ന ഒരു വ്യക്തിയുടെ അവശിഷ്ടത്തിൽ  നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുത്ത  പെസ്റ്റിസിന്റെ പ്രാരംഭ വംശാവലികളിലൊന്നിലെ aDNA (basal lineage) ഈ രോഗാണുവിന്റെ പരിണാമത്തെക്കുറിച്ച്  വിലപ്പെട്ട വിവരങ്ങൾ നൽകി. യെർസിനിയ സ്യൂഡോട്യൂബർകുലോസിസിന് സമാനമായി ഇവയ്ക്ക് മഹാമാരികൾ ഉണ്ടാക്കിയ/ആധുനിക യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസിൽ കാണപ്പെടുന്ന രോഗവ്യാപനത്തെ സഹായിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ (genes encoding virulence factors) ഉണ്ടായിരുന്നില്ല. ഇതിൽ പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ്  യെർസിനിയ മ്യൂറിൻ ടോക്സിൻ (ymt) ജീൻ. ഈ  ജീൻ ചെള്ളിന്റെ ദഹനനാളത്തിൽ ബാക്‌ടീരിയയെ കോളനൈസ്  ചെയ്യാൻ സഹായിക്കുന്നു.  ഇതിനുപുറമെ  ബയോഫിലിം രൂപീകരണത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന  ജീനുകളുടെ (ഇവ യെർസിനിയ സ്യൂഡോട്യൂബർകുലോസിസിൽ കാണപ്പെടുന്ന) സാന്നിധ്യവും ഇവയിൽ ഉണ്ടായിരുന്നു. അതുകൂടാതെ അവയ്ക്ക് സജീവമായ ആതിഥേയ പ്രതിരോധ സംവിധാനങ്ങളെ ആകർഷിക്കുന്ന ഫ്ലാജെല്ലിൻ ജീനും (flhD) ഉണ്ടായിരുന്നു. ഈ ജീൻ ആധുനിക യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസിൽ നിഷ്ക്രിയമായി (pseudogene) കാണപ്പെടുന്നു. യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസിന്റെ പ്രാരംഭ പരിണാമഘട്ടങ്ങളിലെ ജീനുകൾ  ചെള്ളുകളിൽ ബാക്റ്റീരിയകളുടെ കാര്യക്ഷമമായ വ്യാപനം തടഞ്ഞു.

എന്നാൽ 4000 വർഷംമുമ്പ്  വെങ്കലയുഗത്തിൽ യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസിന്റെ   രണ്ടാമത്തെ വിപുലീകരണം സംഭവിച്ചു.  ഈ വിപുലീകരണഘട്ടത്തിൽ യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസ്,  യെർസിനിയ മ്യൂറിൻ ടോക്സിൻ (ymt) എന്ന ജീൻ ആര്‍ജ്ജിച്ചു. കൂടാതെ ബയോഫിലിം രൂപീകരണത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന  ജീനുകൾ അവയിൽ നിർജീവമാവുകയും ചെയ്തു (Pseudogenization). ഈ വിപുലീകരണം ചെള്ളുകളിൽ വാസമുറപ്പിക്കാൻ പ്ലേഗ് രോഗാണുവിനെ സഹായിക്കുകയും, തത്ഫലമായി ചെള്ളുവഴിയുള്ള ബ്യൂബോണിക് പ്ലേഗിന്റെ രോഗവ്യാപനം 4000-5000 വർഷങ്ങൾക്ക്  മുമ്പ്  പരിണമിക്കുകയും ചെയ്തു. വെങ്കലയുഗത്തിലെ പ്ലേഗ്  രോഗാണുവിന്റെ വംശങ്ങൾ അക്കാലത്തുണ്ടായിരുന്ന തീവ്രമായ മനുഷ്യ കുടിയേറ്റത്തിന്റെ പ്രതിഫലനങ്ങളാണ്.

3800 വർഷങ്ങൾക്കുമുമ്പ് ഇപ്പോഴത്തെ ആധുനിക റഷ്യയിൽനിന്ന് കണ്ടെടുത്ത യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസ് എന്ന ആധുനിക പ്ലേഗ് രോഗാണുവിന്‌  സമാനമായി ചെള്ളുകളിൽ ജീവിക്കാനുള്ള  പൂർണശേഷി ഉണ്ടായിരുന്നു, കൂടാതെ ആധുനിക യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസുമായി ജനിതകസാമ്യവും പുലർത്തിയിരുന്നു.  ചെള്ളുകളിൽ ജീവിക്കാൻ ശേഷിയില്ലാതിരുന്ന യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസിന്റെ ഇനങ്ങൾ (strains) അക്കാലത്തും പ്രചരിച്ചിരുന്നു. 5,000-നും 3,000-നും വർഷം മുമ്പ് യൂറേഷ്യയിൽ ഈ ബാക്ടീരിയയുടെ ഒന്നിലധികം രൂപങ്ങൾ പ്രചരിച്ചിരുന്നതായി ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇവയ്ക്ക് വ്യത്യസ്തമായ രോഗസംക്രമണ രീതികളും, രോഗലക്ഷണങ്ങളും ഉണ്ടായിരുന്നിരിക്കാം. മനുഷ്യരുടെയും,  മൃഗങ്ങളുടെയും അവശിഷ്ടങ്ങളിൽനിന്ന് കൂടുതലായി ലഭിക്കുന്ന   പുരാതന ജീനോമുകളുടെ പരിശോധന,  വിവിധ പുരാതന യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസ്  സ്ട്രെയിനുകളുടെ വ്യാപനത്തെ സംബന്ധിച്ചും, ചെള്ളുകളിൽ അവ കൈവരിച്ച  അനുകൂലനത്തെക്കുറിച്ചും കൂടുതലും, കൃത്യമായിട്ടുള്ളതുമായ വിവരങ്ങൾ തരാൻ സാധിച്ചേക്കും.

യെർസിനിയ പെസ്റ്റിസിന്   പരിണാമപരമായ അഞ്ച് ശാഖകളാണുള്ളത്. അതിൽ ഏറ്റവും പഴക്കമുള്ള, ബ്രാഞ്ച് 0,  എന്നറിയപ്പെടുന്ന ശാഖയിൽ , ചൈന,മംഗോളിയ,മുൻസോവിയറ്റ് യൂണിയൻ പ്രദേശങ്ങൾ എന്നിവിടങ്ങളിൽ കാണപ്പെടുന്ന സ്‌ട്രെയിനുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഈ പ്രദേശങ്ങളിലായിരിക്കാം ഒരു പക്ഷെ ഈ രോഗാണു  ആവിര്‍ഭവിച്ചത്. ഒന്നുമുതൽ നാലുവരെയുള്ള ശാഖകളിൽ ഏഷ്യ, യൂറോപ്പ്‌, അമേരിക്ക വൻകരകൾ എന്നിവിടങ്ങളിൽ കാണപ്പെടുന്ന രോഗാണുവിഭാഗങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. 19-ഉം 20-ഉം നൂറ്റാണ്ടുകളിൽ കപ്പൽ പാതകളിലൂടെ ലോകമെമ്പാടും വ്യാപിച്ച മൂന്നാമത്തെ പ്ലേഗ് പാൻഡെമിക്കുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന  ഒന്നാം ശാഖയുടെ ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ വ്യാപ്‌തി അവയുടെ വ്യാപകമായ വിതരണത്തെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു. മഡഗാസ്കറിൽ ഇപ്പോഴും നടക്കുന്ന രോഗവ്യാപനത്തിന്  ഈ ശാഖയാണ് ഉത്തരവാദി എന്നുപറയാം.

2. ക്ഷയരോഗാണുവിന്റെ പരിണാമം 

മനുഷ്യനിലും, മൃഗങ്ങളിലും ക്ഷയം (TB) ഉണ്ടാക്കുന്ന വളരെ അടുത്ത ബന്ധമുള്ള ഒരു  കൂട്ടം ബാക്റ്റീരിയകളെയാണ്  ട്യൂബെർക്കുലോസിസ്  കോംപ്ലക്സ് (Mycobacterium Tuberculosis Complex-MTBC) എന്നുപറയുന്നത്. ഇതിൽ  മനുഷ്യനിൽ ക്ഷയമുണ്ടാകുന്ന മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം ട്യൂബെർക്കുലോസിസും (Mycobacterium tuberculosissensu stricto) ഉൾപ്പെടുന്നു. കഴിഞ്ഞ 200 വർഷത്തിനുള്ളിൽ  ഈ രോഗം 100 കോടിയിലധികം ആളുകളുടെ മരണത്തിന്  കാരണമായെന്ന്  കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. ആന്റിബിയോട്ടിക്കുകളെ ചെറുക്കുന്ന ടിബി രോഗാണു പൊതുജനാരോഗ്യത്തിന്  ഒരു  വലിയ ഭീഷണിയാണ്. മൈകോബാക്ടീരിയം ജനുസ്സിൽ 170-ലധികം സ്പീഷീസുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു, അവയിൽ ഭൂരിഭാഗവും മനുഷ്യനിൽ രോഗമുണ്ടാക്കാൻ കഴിയാത്ത ബാക്റ്റീരിയകളാണ്. അത്തരം  മൈക്കോബാക്റ്റീരിയകൾ നോൺ ട്യൂബെർക്കുലോസിസ്  ബാക്റ്റീരിയ (NTMs) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. എന്നാൽ അവയും  രോഗപ്രതിരോധശക്തി കുറഞ്ഞ ആളുകളിൽ അസുഖം ഉണ്ടാക്കാറുണ്ട്.

മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം ട്യൂബെർക്കുലോസിസ് കോംപ്ലക്സ്(MTBC) മനുഷ്യശരീരത്തിനുള്ളിൽ ജീവിക്കാനുള്ള അനുകൂലനം നേടിയ ബാക്റ്റീരിയയാണ്. ഇവയ്ക്ക്  മനുഷ്യശരീരത്തിനുപുറത്ത്  സംഭരണികൾ (environmental or animal reservoir) ഇല്ല. അതിനാൽ മനുഷ്യരിലൂടെ മാത്രമാണ്  ഈ രോഗം സംക്രമിക്കപ്പെടുന്നത്. അന്തരീക്ഷത്തിൽ കാണപ്പെട്ടിരുന്ന നിരുപദ്രവകാരിയായ മൈക്കോബാക്റ്റീരിയ കോശങ്ങൾക്കുള്ളിൽ വളരുന്ന (intracellular) ഒരു വിദഗ്‌ദ്ധ രോഗാണുവായി(professional  pathogen) അവ മാറിയത് ഘട്ടം ഘട്ടമായുള്ള മാറ്റങ്ങളിലൂടെയാണ്. ബാക്റ്റീരിയയെ ഭക്ഷണമാക്കുന്ന അമീബയ്ക്കുള്ളിൽ വളരാൻ മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം നേടിയ കഴിവാണ്  മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം ട്യൂബെർക്കുലോസിസിന്റെ (MTBC) പരിണാമഘട്ടത്തിലെ  സുപ്രധാനമായ ഒരു ഘട്ടമായി അനുമാനിക്കപ്പെടുന്നത്. ഈ കഴിവ്  MTBC യുടെ പൂർവ്വികനെ  രോഗവ്യാപകശേഷിയുടെ ഒരു പ്രധാനസ്വഭാവമായ സസ്തനി മാക്രോഫേജുകളെ ബാധിക്കാനും പെരുകാനും സഹായിച്ചിട്ടുണ്ടായിരിക്കാം. അവസാനഘട്ടം ആതിഥേയനിൽനിന്ന്  അടുത്ത ആതിഥേയനിലേക്ക് നേരിട്ട് പടരാനുള്ള കഴിവ് വികസിക്കുക എന്നതായിരുന്നു. ഇത് മനുഷ്യന്റെ ടിബിയുടെ കാര്യത്തിൽ, രോഗബാധിതരായ വ്യക്തികൾ ചുമയ്ക്കുമ്പോൾ  ഉണ്ടാകുന്ന വായുവിലൂടെയുള്ള തുള്ളികളിലൂടെയാണ് സംഭവിക്കുന്നത്. ആദിമ മനുഷ്യരുടെ നിയന്ത്രിതമായ രീതിയിലുള്ള തീയുടെ ഉപയോഗവും,  അതിനെ തുടർന്നുണ്ടായ ക്യാമ്പ്  ഫയർ പോലുള്ള സാമൂഹിക ഇടപെടലുകളും പുകയിലൂടെയുള്ള ശ്വാസകോശ നാശത്തിന് കാരണമായി എന്ന് കരുതാവുന്നതാണ്. ഇത് പിന്നീട്  ക്ഷയരോഗാണുവിന്റെ പരിണാമത്തിലെ ഒരു ഘടകമായെന്ന് അനുമാനിക്കപ്പെടുന്നു.

ക്ഷയരോഗാണുവിന്റെ പരിണാമത്തെക്കുറിച്ച് നിരവധിയായ ജനിതക പഠനങ്ങൾ നടന്നിട്ടുണ്ട്.  ഇതിൽ പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ്  മൈക്കോബാക്‌ടീരിയകളുടെ ജനിതകഘടനകൾ തമ്മിലുള്ള താരതമ്യപഠനം.  മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം ട്യൂബെർക്കുലോസിസിന്റെ (MTBC) അടുത്ത ബന്ധുക്കളായ NTM വിഭാഗത്തിൽപ്പെട്ട മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം മാരിനസ്,  മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം കൻസസി എന്നിവയുടെ ജനിതകഘടന വലുപ്പം കൂടിയ ക്ഷയരോഗാണുവിനേക്കാൾ കൂടുതലാണ്.   പരിണാമപ്രക്രിയയുടെ ഭാഗമായി ക്ഷയരോഗാണു മനുഷ്യശരീരത്തിൽ ജീവിക്കാൻ ആവശ്യമില്ലാത്ത ജീനുകൾ നഷ്ടപെടുത്തിയതായിരിക്കാം ഇതിന്  കാരണം . അതേസമയം മനുഷ്യശരീരത്തിൽ അതിജീവനത്തിനാവശ്യമായ നൂറുകണക്കിന് ജീനുകൾ തിരശ്ചീന ജനിതക കൈമാറ്റത്തിലൂടെ (Horizontal Gene Transfer) ഈ ബാക്ടീരിയ  നേടുകയും ചെയ്തു.

മനുഷ്യ MTBC-യുടെ ഉത്ഭവം 

MTBCയുടെ ഉത്പത്തി  ആഫ്രിക്കയിലാണെന്നാണ്  (Horn of Africa) കരുതപ്പെടുന്നത്. മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം ട്യൂബർകുലോസിസിന് പുറമേ,  MTBC-ൽ M. africanum , M. bovis (Dassie’s bacillus), M. caprae, M. microti,  M. mungi, M. orygis, and M. pinnipedii എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ജന്തുജാലങ്ങളെ ബാധിക്കുന്ന നിരവധി അംഗങ്ങളുണ്ട്.  ഇതിൽ വളർത്തുമൃഗങ്ങളെ ബാധിക്കുന്ന മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം ബോവിസിൽ  നിന്നാണ്  ക്ഷയരോഗം മനുഷ്യനിലേക്ക്  പരിണമിച്ചതെന്നാണ് ആദ്യകാലത്ത്   അനുമാനിക്കപ്പെട്ടിരുന്നത്. എന്നാൽ മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം ബോവിസ് ജനിതകഘടനയ്ക്ക്  ക്ഷയരോഗാണുവിന്റെ ജനിതകഘടനയേക്കാൾ വലുപ്പം കുറവാണ്. കൂടാതെ മനുഷ്യനിൽ അനുരൂപീകരണം ചെയ്ത MTBC-യ്ക്ക്  പരിണാമ ശ്രേണിയിൽ മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം ബോവിസിനേക്കാൾ മുകളിലാണ് സ്ഥാനം. ഈ വസ്തുതകൾ മൈക്കോബാക്റ്റീരിയം ബോവിസിൽനിന്നാണ് മനുഷ്യനിലേക്ക്  ക്ഷയരോഗം പകർന്നതെന്ന വാദത്തെ ദുർബലപ്പെടുത്തുന്നു.

ഇന്നുവരെയുള്ള മിക്ക തെളിവുകളും മനുഷ്യനിൽ അനുകൂലനം നേടിയ MTBCയുടെ ആഫ്രിക്കൻ ഉത്ഭവത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു. ആഫ്രിക്കയിൽ മനുഷ്യനുമായി അനുകൂലനപ്പെട്ട MTBCയുടെ വലിയ സാന്നിധ്യമുണ്ട്. ആഫ്രിക്കയിൽനിന്നുള്ള ദൂരം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ഈ വൈവിധ്യം കുറഞ്ഞുവരുന്നു. അതിന്റെ ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ ഉത്ഭവത്തെക്കുറിച്ചുള്ള  നിഗമനങ്ങളിലെ അഭിപ്രായ സമന്വതയിൽനിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, MTBCയുടെ സമീപകാല പൊതുപൂർവ്വികന്റെ പ്രായത്തെക്കുറിച്ച് നിലവിൽ സമവായമില്ല. MTBCയുടെ പരിണാമശ്രേണിയെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാൻ വിവിധ സമീപനങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. പക്ഷേ അവ വ്യത്യസ്തമായ ഫലങ്ങളാണ് നൽകിയത്. ആധുനിക മനുഷ്യരുടെ ആഫ്രിക്കയ്ക്ക് പുറത്തേയ്ക്കുള്ള ആദ്യത്തെ കുടിയേറ്റവും, അതിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഹോമോ സാപ്പിയൻസിന്റെയും,  ബാക്റ്റീരിയയുടെയും സഹ വിചലനവും  (co-divergence) അടിസ്ഥാനപ്പെടുത്തിയുള്ള പഠനങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്  MTBCയുടെ ഏറ്റവും പുതിയ പൊതുപൂർവ്വികൻ 70,000 വർഷംമുമ്പ് നിലനിന്നിരുന്നു എന്നാണ്. പക്ഷെ മുകളിൽ പറഞ്ഞ നിഗമനത്തിന്  വിരുദ്ധമായി ഹങ്കറിയിലെയും,   പെറുവിലെയും യഥാക്രമം 200 വർഷവും , 1000 വർഷവും പഴക്കമുള്ള മനുഷ്യാവശിഷ്ടത്തിൽനിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുത്ത MTBC പുരാതന ഡിഎൻഎ ഉപയോഗിച്ചുള്ള പഠനത്തിൽ MTBC പൂർവികരുടെ പഴക്കം 6000 വർഷം മാത്രമാണെന്ന്  കണക്കാക്കപെട്ടു.

എന്നാൽ മുകളിൽ പറഞ്ഞ പഠനങ്ങളിൽ കണക്കാക്കിയ MTBC പൂർവികരുടെ കാലപ്പഴക്കം യഥാക്രമം സിറിയയിലും ഇസ്രായേലിലും യഥാക്രമം 11,000 വർഷം, 9,000 വർഷം പഴക്കമുള്ള  മനുഷ്യാവശിഷ്ടങ്ങളിൽ കണ്ടെത്തിയ പുരാതന MTBC ഡിഎൻഎ, അവയുടെ കോശഭിത്തിയിൽ കാണപ്പെടുന്ന കൊഴുപ്പ് (cellwall lipid) എന്നിവയുടെ പഴക്കവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നില്ല, ഇതിന്  സമാനമായി അമേരിക്കൻ ഐക്യ നാടുകളിലെ വ്യോമിംഗ്  സംസ്ഥാനത്തിൽനിന്ന് 17000 വർഷം പഴക്കമുള്ള ഒരു കാട്ടുപോത്തിന്റെ അവശിഷ്ടത്തിൽനിന്ന് MTBCയെ വേർതിരിച്ചിട്ടുണ്ട്. MTBCയുടെ പല പരിണാമപഠനങ്ങളിലും പരിണാമത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഉൽപരിവർത്തനനിരക്ക് കണക്കാക്കിയതിന്റെ (substitution rate;molecular clock ) മാനദണ്ഡം വ്യക്തമല്ല. കൂടാതെ ചില MTBC കൂട്ടങ്ങളിൽ പരിണാമത്തിന്റെ അളവുകോലായ തന്മാത്രാ ഘടികാരത്തിന്റെ മാറ്റനിരക്ക് വളരെ  കുറവാണ്. മേൽപറഞ്ഞ കാരണങ്ങൾ MTBCയുടെ പരിണാമപഠനത്തെ സങ്കീർണമാക്കുന്നു.  അതിനാൽ MTBCയുടെ  പരിണാമചരിത്രം മനസ്സിലാക്കാൻ   പുരാതന MTBC ജീനോമുകളുടെ കൂടുതലായ വിശകലനം ആവശ്യമാണ്.

ഉപസംഹാരം

പുരാതന രോഗങ്ങളുടെ കാരണങ്ങൾ  തിരിച്ചറിയുന്നതിനും രോഗാണുക്കളുടെ പരിണാമത്തെക്കുറിച്ചുള്ള സുപ്രധാനമായ ഉൾക്കാഴ്ചകൾ നേടുന്നതിനും, കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ അനുമാനങ്ങൾ, മാതൃകകൾ, നിഗമനങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്ക്  പുരാതന രോഗാണുജീനോം വഴിയൊരുക്കുന്നു. അതുകൂടാതെ, പുരാതന രോഗകാരിജീനോമുകളുടെ വിശകലനം മുൻകാല പകർച്ചവ്യാധികളുടെ ചരിത്രത്തിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശുന്നു. ഇതിന്  മികച്ച ഉദാഹരണങ്ങളാണ്  ക്ഷയരോഗാണുവിന്റേയും,  പ്ലേഗ് രോഗാണുവിന്റേയും പുരാതന ജനിതക വസ്തുക്കളുടെ പഠനം. പൊതുജനാരോഗ്യരംഗത്തും പുരാതന രോഗാണു ജീനോമിക്സിന്  പങ്കുവഹിക്കാൻ സാധിക്കും. പുതിയ വൈറസ്  രൂപാന്തരങ്ങളും, ആൻറിബയോട്ടിക്കുകളെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന ബാക്റ്റീരിയകളും  സൂക്ഷ്മാണുക്കളിൽ നടന്നു പോരുന്ന പരിണാമ പ്രക്രിയയുടെ തെളിവാണ്. രോഗാണുവിന്റെയും മനുഷ്യന്റേയും സഹപരിണാമത്തെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവ് പകർച്ചവ്യാധികൾക്കെതിരെ പുതിയ ചികിത്സാരീതികൾ കൊണ്ടുവരുന്നതിനും,  പരിണാമത്തിന്റെ ഫലമായി ഉണ്ടായേക്കാവുന്ന  അപടകാരികളായ രോഗാണുക്കളെ നേരിടാനുമുള്ള തന്ത്രങ്ങൾ രൂപപ്പെടുത്താനും,  രോഗാണുക്കളെ നേരിടാൻ ആതിഥേയ പ്രതിരോധസംവിധാനത്തെ ശക്തിപ്പെടുത്താനും സഹായിക്കും..

അധിക വായനയ്ക്ക്

1. https://www.nature.com/nrmicro.2018.8
2. https://www.nature.com/s41435-019-0065-0
3. https://www.frontiersin.org/fevo.2020.00040/
4. https://www.nature.com/articles/nrmicro.2015.
5. https://academic.oup.com/41/5/679/3844166
6. https://www.nature.com/s41576-019-0119-1
7. https://www.sciencedirect.com/7422000819

Happy

2 29 %

Sad

0 0 %

Excited

5 71 %

Sleepy

0 0 %

Angry

0 0 %

Surprise

0 0 %