La tuberculosi ha donat forma a la societat humana des de l’edat de pedra

La tuberculosi ha donat forma a la societat humana des de l’edat de pedra
+
Descarregar

Bacteri 'Mycobacterium tuberculosis', responsable de la malaltia. Imatge de: NIAB (Flickr)

La tuberculosi ha donat forma a la societat humana des de l’edat de pedra
+
Descarregar

Els investigadors Clara Prats, Martí Català i Pere-Joan Cardona, autors de l'estudi

Una col·laboració entre l'Institut de Recerca Germans Trias i Pujol (IGTP), el Centre de Medicina Comparativa i Bioimatge (CMCiB-IGTP), CIBERES i la UPC ha descobert, mitjançant un model matemàtic que combina dades biològiques, antropològiques i històriques, que no només els humans han sobreviscut malgrat les infeccions per tuberculosi sinó que, molt probablement, aquesta infecció hagi tingut un paper clau en la forma actual de la societat. L'article s'ha publicat a la revista 'Scientific Reports'.

16/01/2020

La tuberculosi (TB), causada pel microbi Mycobacterium tuberculosis complex (MtbC), ha estat infectant éssers humans des de la vella edat de pedra, o període paleolític, quan les persones vivien com a caçadors-recol·lectors, organitzats en grups reduïts. Fa uns 43.000 anys, durant el neolític, la gent va començar a assentar-se i a crear granges; aproximadament en aquesta època, es va desenvolupar la forma més moderna de tuberculosi. La TB és una malaltia devastadora: ha matat al voltant d'un milió de persones els darrers 200 anys, l'equivalent a la població actual de tot el continent americà, i planteja qüestions interessants. Per què no va matar la petita població dels primers éssers humans? Com han sobreviscut, tant la tuberculosi com els seus hostes? I, per què sembla que les dones són més resistents que els homes a la malaltia?

Per respondre aquestes preguntes, l'equip liderat per Pere-Joan Cardona a la Unitat de Tuberculosi Experimental (UTE) a l'Institut de Recerca Germans Trias i Pujol (IGTP), ha dut a terme una complexa tasca de detectius mitjançant un model matemàtic per combinar dades biològiques, antropològiques i històriques per poder oferir respostes. El resultat és sorprenent: no només els humans han sobreviscut malgrat de les infeccions per TB sinó que, probablement, hagi tingut una funció clau en la forma actual de la societat humana com la coneixem.

L'estudi és una col·laboració entre l'IGTP, el Centre de Medicina Comparativa i Bioimatge de Catalunya (CMCiB-IGTP), el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Respiratorias (CIBERES) i la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC). L'article s'ha publicat a la revista Scientific Reports.

"És una llarga història sobre la batalla entre les persones i els bacteris" explica Martí Català, estudiant del programa de doctorat en Física Computacional i Aplicada a la UPC i modelitzador de l'equip. "Quan va aparèixer la malaltia al paleolític, el creixement de població havia caigut de l'1 % a només el 0,003 %, probablement els petits grups es van infectar i van anar morint. El nostre model mostra que en aquella època, en què la mortalitat infantil era del 50 %, les dones havien de tenir dos fills supervivents (és a dir, quatre parts) per tal de mantenir la població. Amb l'arribada de les soques modernes de Mycobacterium tuberculosis, la malaltia es va fer més mortal i va fer augmentar aquestes xifres a tres fills supervivents, o sis embarassos, per poder mantenir l'espècie".

No s'ha arribat a entendre el motiu pel qual la població va passar de la dinàmica de caçadors-recol·lectors a l'assentament i la vida agrícola, en un moment en què les parts habitables del món es limitaven del Subcontinent indi a Austràlia, degut a la glaciació generalitzada. Fins ara no hi ha hagut cap motiu obvi per explicar aquest canvi.

"Les nostres dades suggereixen que l'única manera per a que la nostra espècie sobrevisqués als estralls de la TB era incrementar la fertilitat, i la millor forma d'aconseguir-ho era probablement començar a cultivar i augmentar la producció d'aliments", explica la professora Clara Prats, investigadora del grup de recerca de Biologia Computacional i Sistemes Complexos (BIOCOM-SC) i vinculada al Departament de Física de la UPC, i coordinadora del programa de modelització in silico al CMCiB-IGTP, que ha desenvolupat el model. "Apunten que la mort de grups sencers només es podria aturar amb un augment de població sense precedents (una multiplicació de 20 vegades en cent anys). Sobre aquest moment, persones que havien estat infectades per soques bacterianes anteriors i que havien sobreviscut, també van començar a desenvolupar resistència a la malaltia. Irònicament, el canvi de l'aire lliure, l'exercici i el camp obert cap a assentaments amb espais tancats fumejants i sanejament deficient va fer que les persones fossin menys sanes del que havien estat i més susceptibles a la infecció", afegeix la també professora de l'Escola Superior d'Agricultura de Barcelona (ESAB).

"El nostre model també mostra que la resistència femenina és una peça clau en aquesta batalla",
apunta Cardona. "Significa que hem de repensar els factors involucrats en el creixement de població al paleolític, que seran clau per comprendre com ambdós, l'MtbC i els humans, han sobreviscut. També hem de saber-ne més sobre perquè les dones són més resistents a la TB, no només perquè posa llum sobre com ha estat l'evolució de la nostra espècie, sinó també perquè és vital en la lluita actual per aturar la malaltia, avui encara mortífera i debilitant".

Dades i modelització per dibuixar la nostra història
Aquest estudi s'ha dut a terme al CMCiB-IGTP, juntament amb la UPC utilitzant un model matemàtic. L'equip va dissenyar un model matemàtic en compartiments (TBOREX: TB , Origen i SEX) basat en cinc equacions diferencials per descriure la dinàmica de les infeccions per MtbC a la població. Permet que els investigadors modelitzin un escenari estàndard d'un grup de persones en què s'hi inclou una persona infectada per TB. S'hi poden incloure i canviar diferents factors per mostrar com afecten a la dinàmica de la població en el temps. Aquest model de recerca s'ha utilitzat per estudiar com interaccionaven les soques antigues i modernes de tuberculosi, quins són els factors necessaris per mantenir les epidèmies de tuberculosis i com la resistència femenina ha estat essencial per la coevolució del MtbC i els humans.

Cardona destaca la importància d'aquestes noves tècniques de recerca. "És una part important de la feina al CMCiB; utilitzant les anomenades tècniques in silico, o computacionals, per utilitzar les dades existents d'experiments per fer nous descobriments. En aquest cas, tenim nova informació sobre el nostre passat, però també sobre com ens podem defensar millor d'una de les més importants amenaces de la humanitat en l'edat moderna". L'estudi s'emmarca dins d'un projecte amb el suport de la Fundació "la Caixa" que promou nous mètodes experimentals que redueixen o eliminen la necessitat d'experimentació amb animals (LCF/PR/GN16/10290002). "En aquest cas, hem construït un nou model in silico per estudiar malalties infeccioses", afegeix Cardona.