In 1347 meert een schip afkomstig uit de Zwarte Zee aan in de haven van Genua. De opvarenden zijn er slecht aan toe, en vertonen zwartte gezwellen in de oksels en de liezen. De pest, afkomstig uit Centraal-Azië, heeft Europa bereikt. De ziekte, veroorzaakt door de bacterie Yersinia Pestis en overgedragen door de vlooien van de zwarte rat, zal uiteindelijk naar schatting tussen 75 en 200 miljoen slachtoffers maken in Europa, Azië en Noord-Afrika.
Dubbele scharen
Die massale sterfte heeft zijn stempel gedrukt op de genetische basis van ons immuunsysteem, blijkt uit Canadees onderzoek aan. Als een groot deel van een populatie op korte tijd sterft door een ziekteverwekker, zullen genen die ervoor zorgen dat mensen een infectie overleven zich snel verspreiden, een geval van genetische selectiedruk. Dat gebeurde ook met de pest, aldus Hendrik Poinar, professor evolutionaire genetica en hoofd van het Ancient DNA Center aan de McMaster University in Ontario. Samen met doctoraatsstudente Jennifer Klunk en een interdisciplinair team onderzocht hij genetisch materiaal uit de veertiende eeuw.
'Zo'n 250 genen vertoonden een genetische selectiedruk als gevolg van de pestepidemie, maar vier ervan steken er bovenuit,' verduidelijkt Poinar. 'Van die vier is er eentje dat er op zijn beurt uitspringt, namelijk het ERAP 2-gen. 'Dat gen maakt aminopeptidase aan, een eiwit dat als een schaar fungeert. Die schaar spoort ziekteverwekkers zoals bacteriën, virussen of schimmels op en knipt die in kleine stukjes. Vervolgens presenteert het eiwit deze fragmenten aan de T-cellen, de witte bloedcellen die ons beschermen tegen ziektes, en geeft hen de instructie om op basis van dit materiaal een afweerreactie op te bouwen.'
Ons immuunsysteem wordt minder op de proef gesteld dan in de middeleeuwen. Die bijzonder efficiënte ERAP2-scharen zijn niet meer zo nuttig
Om een efficiënte afweer op te bouwen zijn twee kopieën van het gen nodig, een van de moeder en een van de vader. 'Individuen met een dubbel ERAP2-gen hadden tot vijftig procent meer kans om de pest te overleven. Dat is een enorm evolutionair voordeel. Als slechts één van de twee kopieën de ERAP2-variant is, produceert het lichaam onvolledige eiwitscharen die slecht gedeeltelijk functioneren, als een schaar met maar één been.'
Poinar en zijn team onderzochten meer dan vijfhonderd stalen oud DNA, afkomstig uit begraafplaatsen in Londen en Denemarken. Het materiaal omspant een eeuw, van voor het uitbreken van de pest tot de nasleep van de epidemie. 'Dat genetisch materiaal laat duidelijk zien hoe snel het dubbel ERAP2-gen zich verspreidde onder druk van de pest. We zien een toename van tien procent per generatie, een snelheid die ongezien is voor de evolutie van de mens.'
Unieke genetische flessenhals
Vandaag draagt zo'n zestig procent van de bevolking het dubbele ERAP2-gen. Het speelt een belangrijke rol in ons immuunsysteem, maar is ook gelinkt aan een verhoogde gevoeligheid voor auto-immuunziektes. 'Ons immuunsysteem wordt minder op de proef gesteld dan in de middeleeuwen dankzij enorme vooruitgang in levensstandaard, hygiëne en geneeskunde. Die bijzonder efficiënte ERAP2-scharen zijn niet meer zo nuttig. Daardoor kan het gebeuren dat de scharen lichaamseigen moleculen verknippen en als lichaamsvreemd aan het immuunsysteem presenteren.'
'Dat leidt mogelijk tot auto-immuunziekte zoals de ziekte van Crohn of artritis. Deze complexe ziektes hebben verschillende oorzaken, maar de aanwezigheid van dubbele ERAP2-scharen is een belangrijk element. Dat verklaart waarom dit gen zich niet door de volledige populatie verspreidt, zoals zou gebeuren wanneer het enkel positieve aspecten zou hebben.'
De pest piekte in Europa in het midden van de 14de eeuw, maar dook in de eeuwen erna opnieuw op. Schattingen lopen uiteen, maar het aantal slachtoffers ligt tussen 75 en 200 miljoen. De omvang van het aantal doden, en de selectiedruk die daaruit voorkwam, maakte van de zwarte dood een genetische flessenhals die zijn gelijke niet kent, aldus Poinar. 'Ook andere ziektes zoals tuberculose, pokken of cholera hebben een op de belangrijke invloed op de genetica van ons immuunsysteem. Maar geen enkele ziektemaker heeft een dergelijke impact gehad op onze evolutie als de pestbacterie.'
Hoe is de pest ooit verdwenen?
Schrijf je in op onze nieuwsbrief
En blijf op de hoogte van de laatste inzichten in wetenschap en technologie.