https://frosthead.com

Как протеините помогнаха на учените да прочетат между редовете от регистър на смъртта от чума от 1630 г.

От векове чумата е била порочен предвестник на смъртта в цяла Европа. Той довежда опустошение на градове и селски села на нередовни интервали, а от 1629 до 1630 г. се оказва на Милано, Италия. Невъобразимата смърт на хора - 60 000 души в град от 130 000 - се отпечата върху италианското въображение, в крайна сметка дойде да бъде представена в романа на Алесандро Манцони от 19-ти век „Жената“ .

Свързано съдържание

  • Плъховите кости разкриват как хората трансформират своите островни среди

По време на дългия сезон на чумата в Милано, книжниците записват имената и възрастите на всеки индивид, загинал в щателни регистри на смъртта. Оказва се, че онези подробни документи, съдържащи повече от имена и дати - също бяха пълни с невидими истории, скрити сред писмените записи.

Близо 400 години по-късно учените се завърнаха, за да открият нови подробности за условията на околната среда около ръкописите, от това, което тези писари са яли, до животните, държани наблизо. Откритията бяха благодарение на технологията за промяна на играта: полимерни дискове, които извличат вековни протеини от хартията. Техните открития, публикувани наскоро в Journal of Proteomics, подробно описват всичко - от разпространението на гризачите до огромното количество бактерии навсякъде около ръкописите - и откриват нов път за проучване на други важни исторически текстове.

„Започнахме това изследване преди няколко години от основна идея, че хартиите и ръкописите абсорбират различни протеини от писателя и околната среда около хартията“, казва физикът Глеб Цилберщайн, един от авторите на изследването. Но те никога не биха предположили колко разкриват тези протеини.

Първата улика, че разкриването на такива детайли може да е възможно, идва от малко вероятно източник: кафяви, кръгли полимерни дискове, направени от етил-винил ацетат, първоначално предназначени за съхраняване на ръкопис, казва Цилберщайн. Екипът му се опита да ги използва за отстраняване на вредни киселини в хартия на базата на целулоза от 75-годишните тетрадки на Михаил Булгаков, руски автор на „Майсторът и Маргарита“ .

След отстраняването на дисковете те открили, че полимерите също са пълни с протеини, които биха могли да предоставят богати данни за условията на околната среда на авторите. Всъщност протеините могат да бъдат по-добър източник на такива данни от ДНК, казва Цилберщайн. „Повечето хора, които работят в биохимичната характеристика на артефактите, използват геноми“, казва Зилберщайн. „Добре е, но ДНК е по-малко стабилна от пептидите в протеините.“ Този вид анализ се нарича протеомика и той е усъвършенстван едва през последните няколко години.

С миланските ръкописи продължиха процеса по-целенасочено, оставяйки EVA дисковете на страниците за 60 до 90 минути, за да позволят на протеините да се прилепват към диска, без да причиняват разграждане на хартията. Тези пептидни вериги - аминокиселини, свързани като Lego блокове - след това бяха анализирани в машина за масспектрометрия и идентифицирани с помощта на протеинови бази данни. Изследователите извличаха повече от 70 000 пептидни последователности, включващи 600 различни фамилии протеини от 11-те страници на регистъра на смъртта и едностранично известие, съхранявано в същия архив.

E36FDEF9-E4A1-441C-8514-C91CABBAC1AB.JPG Публично известие за новите карантинни политики, което изследователите анализираха за новото проучване. Кафяв EVA диск, който дърпа киселини и протеини от страницата, е в долния десен ъгъл. (Глеб Цилберщайн)

Въпреки че пептидите може да са по-стабилни от ДНК, те идват със собствените си неудобства: те също са много по-трудни за идентифициране. Това беше едно предизвикателство с документите от 1630 г., казват изследователите. Както биохимикът Катрин Стоун пише в доклад от 2013 г. за протеомичната технология, „протеиновата структура може да бъде много по-разнородна от структурата на ДНК“, което изисква изследователите да направят заключения откъде са дошли пептидите.

"Протеините наистина са по-стабилни в някои отношения от ДНК, но имат по-малко дискриминационна сила на ниво последователност. Също така, въпреки че може да намерите следи от протеини, дискриминирането им от замърсяване е много по-трудно, отколкото е от ДНК", каза Хендрик Пойнар, еволюционен биолог в Древния ДНК център Макмастър, който не е участвал в изследванията, по имейл. Но дори и с тези предупреждения, Пойнар добави към дисковия анализ на EVA: "Казвам:" Страхотно начало, нататък! "

Изследователите са открили 312 пептидни последователности, които съвпадат с известни бактерии. Тогава те стесниха това число до 17, които попаднаха в семейство Йерсиния - бактериите, отговорни за Y. pestis, или бубонната чума. Но протеините не принадлежат изключително на Y. pestis . Те биха могли да принадлежат и на други видове бактерии Yersinia, включително такива, които не са смъртоносни за хората.

Както казва Ан Кармайкъл, професор по история в университета в Индиана в Блумингтън, който е прекарала академичната си кариера в изследване на медицинската история на чумата, казва: „Идентифицирането на протеините е толкова добро, колкото базата данни, която са съставили.“ това не означава, че не е заинтригувана от новите изследвания. „Това е вълнуващ материал и мисля, че в лабораториите ще има много усъвършенстване“, казва Кармайкъл, който също не е участвал в новото проучване.

Първата реакция на Кармихайл към новото изследване беше отвращението да осъзнае, че всички тези частици са в ръкописи, които тя обработва. „Всички сме преглеждали страниците на ръкописи и прекарвах много време с милански документи“, казва тя. Една от колежките й дори попаднала на изтривания на мишката в страниците на ръкописа, който преглеждала. Освен че „ewww” на познаването на съотношението на протеините на плъхове към човешките протеини е почти едно към едно, Кармихайл намери откритията за очарователни.

Историкът от Тексаския университет Стефано Д'Амико е съгласен, че новата техника може да предложи прозрения, че текстът и самото му производство не биха могли. По-конкретно той посочи констатацията, че книжниците ядат главно царевица, картофи, нахут, ориз и моркови, а някъде в лазарето, в което са настанени болните, са овце и кози. (Авторите спекулират, че тези селскостопански животни може да са били настанени в карантинното лазарето, за да хранят бебета, чиито майки са умрели от чумата.)

"Цялата информация за диетата на тези хора, какво са яли по това време, какви животни са били в района на лазарето - средата, в която тези хора са действали - това е важно за историците", Д'Амико казва.

407D0317-11DD-441D-AD87-E509566C9974.JPG Страница от регистрите на смъртта от чума с UVA диск вдясно вдясно. (Глеб Цилберщайн)

Разбира се, самите регистри имат много какво да кажат за това как чумата е станала италианското общество през Възраждането. Кармайкъл, който е прегледал документи от вековете преди 1630 г., беше поразен от последователността на администраторите, записващи имената и смъртта на тези лица. „Те се появяват за работа, правят едно и също нещо отново и отново. Това е досадна, неблагодарна работа. И единственият път, когато не намерите тези записи, е когато чумата стане толкова лоша, че воденето на записи се срива. Но те все още се опитват да го направят. "

По-нататъшната документация беше усилие да се наложи ред при хаотична ситуация. Идеята беше да се помогне на служителите да установят кога започват нови огнища на чума, така че те да могат да карантират града от търговия с други градове и да започнат да закръглят засегнатите хора, за да ги транспортират до лагери или лазарето, огромна структура извън града който е помещавал до 9 000 души в и около неговите площадки. Докато някои хора, засегнати от чумата, отидоха там с желание, повечето бяха насилствено изведени от града заедно със семействата си и други контакти.

„Веднъж влязохте, вие бяхте затворник“, казва Д'Амико. „Имаше един вход и го охраняваха войници. Можеш да се измъкнеш само ако оцелееш в епидемията. "

Непрекъснато заплашвана със смърт взе своето влияние върху цивилните. „Това са вековете, в които Европа колонизира земното кълбо и се случват всякакви неща - Ренесанс, Реформация, Научна революция - и чумата е прекъсване“, казва Кармайкъл. „Даниел Дефо каза, че чумата е невидима мина: стъпваш върху нея и тя взривява и променя живота ти.“

За Зилберщайн и химиците, разработили тази технология, научаването на повече за това какъв е бил животът по време на чумата е само началото. Дисковете EVA могат да имат всякакъв брой приложения за историци и архивисти, надявайки се да разкрият повече информация за своите документи. Например Зилберщайн казва, че се надяват да разследват оригиналните документи на писатели като Антон Чехов и Фридрих Ницше, за да видят дали употребяват лекарства или страдат от някакви медицински състояния по време на писането на книгите си.

Има някои предупреждения. Различните страни имат различен климат и някои ръкописи могат да бъдат замърсени с по-модерни протеини, в зависимост от начина на работа. Но Зилберщайн смята, че изскубването на пептиди все още е плодотворен път в изследванията на културното наследство. Както той казва: „Можем да четем скритите данни от стари източници на хартиена информация.“

Как протеините помогнаха на учените да прочетат между редовете от регистър на смъртта от чума от 1630 г.