https://frosthead.com

Kako su proteini pomogli znanstvenicima da čitaju između redaka registra stradanja od kuga iz 1630. godine

Stoljećima je kuga bila grozni glasnik smrti u Europi. Donio je razaranje u gradovima i seoskim selima u neredovitim razmacima, a od 1629. do 1630. okončao je Milano, Italija. Nezamisliva smrtnost - 60.000 ljudi u gradu od 130.000 - utisnula se u talijansku maštu, na kraju koja će se pojaviti u romanu Alessandra Manzonija iz 19. stoljeća The Betrothed .

Povezani sadržaj

  • Kosti štakora otkrivaju kako su ljudi preobrazili svoje otočno okruženje

Tijekom duge sezone kuge Milano, pisari su zabilježili imena i uzraste svakog pojedinca koji je umro u budnim registrima smrti. Sada se ispostavilo da su oni detaljni dokumenti držali više od imena i datuma - također su bili prepuni nevidljivih priča koje su se skrivale među zapisima.

Skoro 400 godina kasnije, znanstvenici su se vratili otkrivanju novih detalja o okolišnim uvjetima oko rukopisa, od onoga što su ti pismoznanci jeli, do životinja koje se drže u blizini. Do otkrića je došlo zahvaljujući tehnologiji mijenjanja igre: polimernim diskovima koji izvlače stoljetne proteine ​​iz papira. Njihova otkrića, nedavno objavljena u časopisu Journal of Proteomics, detaljno opisuju sve, od prevalencije glodavaca do ogromne količine bakterija širom rukopisa - i otvaraju novo putovanje istraživanja za ostale ključne povijesne tekstove.

„Prije ovog istraživanja započeli smo prije nekoliko godina iz osnovne ideje da radovi i rukopisi apsorbiraju različite bjelančevine od pisca i okoline oko papira“, kaže fizičar Gleb Zilberstein, jedan od autora studije. Ali nikada ne bi pogodili koliko će tih proteina otkriti.

Prvi trag da bi otkrivanje takvih detalja moglo biti moguće je iz malo vjerovatnog izvora: smeđi, kružni polimerni diskovi izrađeni od etil-vinil acetata, izvorno namijenjeni očuvanju rukopisa, kaže Zilberstein. Njegov tim pokušao ih je upotrijebiti za uklanjanje štetnih kiselina iz papira zasnovanog na celulozi 75-godišnjih bilježnica Mihaila Bulgakova, ruskog autora "Majstora i Margarite" .

Nakon uklanjanja diska otkrili su da su polimeri također puni bjelančevina što može pružiti bogate podatke o autorovim uvjetima okoline. U stvari, proteini mogu biti bolji izvor takvih podataka od DNK, kaže Zilberstein. "Većina ljudi koji rade na biokemijskoj karakterizaciji artefakata koriste genome", kaže Zilberstein. "Dobro je, ali DNK je manje stabilna od peptida u proteinima." Ova vrsta analize naziva se proteomika i rafinirana je tek u posljednjih nekoliko godina.

S milanskim rukopisima namjenski su se bavili procesom, ostavljajući EVA diskove na stranicama 60 do 90 minuta kako bi se proteini mogli lijepiti na disk bez propadanja papira. Ti peptidni lanci - aminokiseline povezane poput Lego blokova - zatim su analizirani u mašini za spektrometriju mase i identificirani pomoću proteinskih baza podataka. Istraživači su pronašli više od 70.000 sekvenci peptida koji su obuhvaćali 600 različitih proteinskih obitelji s 11 stranica registra smrti i obavijest na jednoj stranici u istoj arhivi.

E36FDEF9-E4A1-441C-8514-C91CABBAC1AB.JPG Javna obavijest o novim karantenskim politikama koju su istraživači analizirali za novu studiju. Smeđi EVA disk, koji izvlači kiseline i proteine ​​sa stranice, nalazi se u donjem desnom kutu. (Gleb Zilberstein)

Iako su peptidi mogu biti stabilniji od DNK, oni dolaze s vlastitim neugodnostima: također ih je mnogo teže identificirati. To je bio jedan izazov s dokumentima iz 1630. godine, kažu istraživači. Kao što biokemičarka Kathryn Stone piše u izvještaju o tehnologiji proteomike iz 2013. godine, "Struktura proteina može biti mnogo heterogenija od strukture DNK", što zahtijeva od istraživača da zaključe odakle peptidi dolaze.

"Proteini su doista stabilniji na neki način od DNK, ali imaju manje diskriminatorne moći na nivou sekvenci. Također, iako možete pronaći tragove proteina, diskriminirati ih od kontaminacije puno je teže nego što je to slučaj sa DNK", rekao je Hendrik Poinar, evolucijski biolog iz McMaster Ancient DNA centra koji nije bio uključen u istraživanje, putem e-maila. Ali čak i uz te upozorenja, Poinar je dodao EVA analizu diska, "kažem:" Sjajan početak, nadalje! "

Istraživači su otkrili 312 sekvenci peptida koji su odgovarali poznatim bakterijama. Zatim su smanjili taj broj na 17 koji je pao u obitelji Yersinia - bakterija odgovorna za Y. pestis ili bubonsku kugu. Ali bjelančevine ne pripadaju isključivo Y. pestisu . Oni bi također mogli pripadati drugim vrstama bakterija Yersinia, uključujući i one koje nisu smrtonosne za ljude.

Kako kaže Ann Carmichael, profesorica povijesti na sveučilištu Indiana u Bloomingtonu, koja je provela akademsku karijeru istražujući medicinsku povijest kuge, : "Identifikacija proteina je dobra samo kao baza podataka koju su sastavili." to ne znači da je ne zanimaju nova istraživanja. „To je uzbudljiv materijal i mislim da će u laboratorijama biti dosta rafiniranja“, kaže Carmichael, koji također nije bio uključen u novu studiju.

Carmichaelova prva reakcija na novu studiju bila je odvratnost da je shvatio da su sve te čestice u rukopisima kojima je rukovala. "Svi smo pregledavali stranice rukopisa i proveo sam puno vremena s milanskim dokumentima", kaže ona. Jedna od njezinih kolegica čak je naišla na mišjeg izmet na stranicama rukopisa koji je pregledavala. Osim što je "ewww" saznanja omjera proteina štakora i ljudskim proteinima bio gotovo jedan prema jedan, Carmichael je otkrića fascinantna.

Povjesničar Sveučilišta u Teksasu Stefano D'Amico slaže se da nova tehnika može pružiti uvid u to da tekst i sama produkcija nisu mogli. Konkretno, ukazao je na nalaz da su pismoznanci jeli uglavnom kukuruz, krumpir, slanutak, rižu i mrkvu, a da su ovce i koze negdje u lazarettu, u kojem su boravili bolesni. (Autori nagađaju da su te domaće životinje mogle biti smještene u karantinski lazaret da hrane dojenčad čije su majke umrle od kuge.)

"Sve informacije o prehrani ovih ljudi, što su jeli u to vrijeme, kakve su životinje bile na području lazareta - okruženju u kojem su ti ljudi djelovali - ovo je za historičare sve važno", D'Amico kaže.

407D0317-11DD-441D-AD87-E509566C9974.JPG Stranica iz registra smrti protiv kuge, s UVA diskom u donjem desnom kutu. (Gleb Zilberstein)

Naravno, i sami registri imaju puno toga za reći o tome kako je kuga pokrenula talijansko društvo tijekom renesanse. Carmichael, koji je pregledao dokumente iz stoljeća prije 1630, bio je pogođen dosljednošću administratora koji bilježe imena i smrti ovih pojedinaca. "Pojavljuju se za posao, stalno i isto rade. To je mučan, nezahvalan posao. A jedini put kad ne pronađete ove zapise je kada kuga postane toliko loša da se evidencija uruši. Ali oni to i dalje pokušavaju učiniti. "

Ubrzana dokumentacija tada je predstavljala pokušaj nametanja reda kaotičnoj situaciji. Ideja je bila pomoći službenicima da identificiraju kada počinju nove epidemije kuge, kako bi oni mogli karantirati grad od trgovine s drugim gradovima, te započeti zaokruživanje oboljelih pojedinaca da ih prevoze do logora ili lazareta, ogromne strukture izvan grada koja je smjestila čak 9.000 ljudi u i oko njegovih terena. Dok su neki ljudi oboljeli od kuge odlazili dobrovoljno, većina je bila prisilno udaljena iz grada, zajedno sa svojim obiteljima i drugim kontaktima.

"Jednom ste unutra, u osnovi ste bili zatvorenik", kaže D'Amico. "Bio je jedan ulaz, a čuvali su ga vojnici. Izašli ste samo ako ste preživjeli epidemiju. "

Stalno prijetnja smrću pogodila je civile. "Ovo su stoljeća u kojima Europa kolonizira Zemlju i događaju se svakakve stvari - renesansa, reformacija, znanstvena revolucija - a kuga je prekid", kaže Carmichael. "Daniel Defoe rekao je da je kuga neviđena mina: ako krenete na nju, ona vam raznese i promijeni život."

Za Zilbersteina i kemičare koji su razvili ovu tehnologiju, učenje više o životu kakav je bio tijekom kuge tek je početak. Na EVA diskovima može se naći bilo koji broj aplikacija za povjesničare i arhiviste u nadi da će otkriti više informacija o svojim dokumentima. Na primjer, Zilberstein kaže da se nadaju istražiti originalne radove pisaca poput Antona Čehova i Friedricha Nietzschea, kako bi vidjeli jesu li koristili lijekove ili pate od bilo kakvih zdravstvenih stanja u vrijeme pisanja svojih knjiga.

Postoje neki upozorenja. Različite zemlje imaju različitu klimu, a neki rukopisi mogu biti kontaminirani modernijim proteinima, ovisno o načinu rukovanja. Ali Zilberstein vjeruje da je nakupljanje peptida još uvijek plodan put naprijed u istraživanju kulturne baštine. Kako kaže, "Možemo pročitati skrivene podatke iz starih izvora podataka na papiru."

Kako su proteini pomogli znanstvenicima da čitaju između redaka registra stradanja od kuga iz 1630. godine