A sokféle kórokozó tulajdonságait, s következésképp az általuk okozott tüneteket
evolúciós mechanizmusok hozzák létre és tartják fenn. Ezért, ha a kórokozók
egyes általános tulajdonságait a természetes szelekció szempontjából vizsgáljuk,
talán jobban megérthetjük természetüket. Ilyen általános tulajdonság a virulencia,
a fertőző szervezet szaporodási képessége a gazdában, amelyen a fertőzés súlyossága
múlik (1. ábra).
|
1. ábra. A rovarok által terjesztett betegségek megoszlása súlyosságuk szerint. (A hasábokhoz tartozó értékek a fertőzésben elhunytak arányát jelzik.) |
A hiperaktív HIV
Egy-egy kórokozó virulenciáját a beteg számára a fertőzés következtében jelentkező
tünetek hevessége, súlyossága, kellemetlensége jelzi. A virulencia kevésbé szubjektív
mértéke a halandóság növekedése, tehát az, hogy a fertőzöttek hány százaléka
hal meg a fertőzés következtében. Ám a fertőző szervezetek elterjedését, fennmaradását
is befolyásolja, hogy milyen lefolyású és kimenetelű megbetegedést okoznak.
A virulencia így a természetes kiválogatódás ellenőrzése alatt áll, és evolúciósan
szabályozott tulajdonság.
Egy-egy gazdában egy hosszú fertőzés folyamán a vírusok vagy baktériumok számottevő
evolúciós változáson mehetnek keresztül. Általános szabály, hogy azt a genetikai
változatot találjuk nagyobb számban egy fertőzött egyed szervezetében, amely
az adott körülmények között gyorsabban szaporodik. Egy hosszú vírusfertőzés
folyamán például a gazda szervezetében egyre gyorsabban replikálódó vírustörzseket
kell találnunk. Az egyik legmutábilisabb emberre veszélyes vírus, a szerzett
immunhiányos szindrómát kialakító HIV1 általában 10 év lappangás után válik
végzetessé. Egy aktívan replikálódó HIV1 általában a sejt fehérjetermelésének
1-2 %-át köti le a maga fehérjéinek előállítására. A fertőzés késői szakaszára
jellemző hiperaktív HIV1 a fehérjetermelő kapacitás felét is kisajátíthatja.
Az aktív és a hiperaktív változatok közti különbségért a vírus örökítő anyagának
egy-két megváltozása, mutációja felelős. A kórokozók számának növekedésével
arányosan súlyosbodnak a fertőzéssel járó tünetek is.
 |
 |
| Ez a Közép-Amerikában élő szúnyog (Sabethes cyaneus) is csak akkor képes petét rakni, ha előtte vért szívott | Vérrel teli potrohú nőstény szúnyog |
Így van ez a váltóláz esetében is. A világon évente 300 millió ember betegszik
meg maláriában, azaz váltólázban, amit négyféle spórás egysejtűfaj okozhat.
A négy faj közül a trópusi váltóláz kórokozója, a Plasmodium falciparum a legveszélyesebb.
A P. falciparummal fertőzött emberek gyakrabban halnak meg a fertőzés következtében,
mint a másik három kórokozó valamelyikével fertőzött, kevésbé szerencsétlen
társaik. Ezzel együtt jár, hogy a P. falciparum gyorsabban szaporodik a gazdában,
s a fertőzés után rövidebb idő telik el a tünetek megjelenéséig, mint ha a másik
három lázállatka valamelyike fertőzne. A P. falciparum egy-egy személy vörösvértesteinek
60 %-ában is jelen lehet, míg a többi faj általában a vörösvértestek kevesebb,
mint 2 %-ában fordul elő. Azt is kimutatták, hogy a P. falciparum genetikailag
különböző törzsei különböző sebességgel szaporodnak, és generációs idejük is
eltérő. Ezek az öröklődő különbségek adják a kórokozó evolúciójának nyersanyagát.
Maradj talpon! – vagy feküdj le!
Ha a természetes szelekció mindig a gyorsabban szaporodó változatoknak kedvez,
akkor miért nem válik minden fertőző betegség halálossá? Szerencsénkre a vírusok,
baktériumok és más kórokozók számára nem elegendő, ha csak egy-egy szervezetben
terjednek el. Gazdáról-gazdára kell terjedniük, hogy egy fajban fennmaradhassanak.
Egy nagyon virulens kórokozó ágyhoz kötheti és gyorsan megölheti áldozatát,
de ha közben csak elenyésző esélye van az újabb fertőzésre, a gazdával pusztulva
evolúciós szempontból ő maga is halott.
 |
Maláriában szenvedő brazil férfi |
A különböző gazdákban élő kórokozó-változatok közti kiválogatódás tehát nem
feltétlenül kedvez a nagy virulenciának. Általánosságban annyit mondhatunk,
hogy az egyetlen gazdában a virulencia növekedésére ható szelekcióval szemben
a több, egymásnak a fertőzést átadó gazda kórokozói közti szelekció sok esetben
a kisebb virulenciájú változatoknak kedvez. E két szinten folyó szelekció eredője
határozza meg a virulencia mértékét.
Milyen körülmények kedveznek a kisebb virulenciájú kórokozók terjedésének? A
legközönségesebb emberi vírusfertőzés a Rhinovírusok okozta nátha. E vírusok
alig szaporodnak az orrunkban, és az általuk fertőzött sejtekben alig tesznek
kárt. Sőt, a fertőzött sejtek kis csoportjai kőzött nem fertőződött sejtek is
vannak. A Rhinovírusok az orrváladékba kerülve cseppfertőzés vagy érintés útján
adódnak át. Mi haszna lenne egy Rhinovírus-változatnak abból, ha ágyba kényszerítené
a gazdáját? Nem sok, hiszen ezzel csökkentené a fertőzés, a továbbterjedés esélyét
Egy kis náthával csak iskolás korú gyerekeink maradnak otthon, ahogy mi is tettük.
A náthát lábon kihordók viszont emberek tucatjait fertőzhetik meg, miközben
dolgoznak, vásárolnak, ügyeket intéznek, s panaszkodnak, hogy már megint folyik
az orruk. Az elmondottakból az várható, hogy az emberről emberre közvetlenül
terjedő kórokozók általában nem verik le a lábáról a megfertőzött személyt,
és ritkán okoznak halálos betegséget.
Más a helyzet például a szúnyogok által terjesztett maláriával. A fertőzéstől
legyengült gazda jobban ki van szolgáltatva a vérszívóknak, mint egészséges
társai, tehát a súlyos betegség nem akadályozza, sőt, segítheti a kórokozó terjedését.
Ahol nincs hiány szúnyogokból, a lázállatkák gyors szaporodása és szétterjedése
a gazda szervezetében kedvez az ilyen típusú fertőzések terjedésének. A következő
szúnyog ugyanis akkor is átveheti a kórokozót, ha nem a fertőzést előtte beoltó
szúnyog csípése közeléből veszi az áldozat vérét. A szúró rovarok által terjesztett
fertőzések között tehát nagyobb gyakorisággal várható halálos kimenetelű, mint
a közvetlenül terjedő fertőző betegségek között.
 |
2. ábra. A maláriás megbetegedések
|
Betegségstatisztika
P. W. Ewald professzor, akinek gondolatmenetét eddig követtük, s aki e hipotézist
kidolgozta, a következőképpen próbálta ellenőrizni állítása helyességét. Számba
vette mindazokat a gyakori fertőző betegséget, amelyeket vírus, baktérium vagy
egysejtű okoz. Kizárta azokat a kórokozókat, amelyek nemcsak az emberben szaporodnak
intenzíven, hanem például a talajban vagy a vízben is. Kizárta továbbá a béltraktus
élősködőit, mivel ezek táplálékforrása nem maga a gazdaszervezet, hanem az általa
elfogyasztott táplálék. A többieket terjedésük módja szerint osztályozta. Egyedül
a Yersinia pestisbaktériumot hagyta ki, mivel a pestist nemcsak a bolhák közvetítik,
hanem cseppfertőzéssel is terjedhet. A virulenciát a száz fertőzésből orvosi
kezelés nélkül a gazda halálához vezető esetek arányával jellemezte.
Az eredmények a várakozásnak megfelelően alakultak (2. ábra). A köztesgazda
által terjesztett betegségek képe sötétebb, mint a közvetlen módon terjedő fertőzéseké.
A közvetítő útján terjedő fertőzéseknek nem egészen 40 %-a annyira enyhe lefolyású,
hogy 1000 fertőzöttre átlagosan egynél kevesebb haláleset jut. A közvetlenül
terjedő fertőzéseknek csaknem 80 %-a ilyen. A köztesgazda által terjesztett
fertőzéseknek csaknem 20 %-a megtizedeli a fertőzötteket, a közvetlenül terjedő
fertőzéseknek csak 10 %-a ilyen veszélyes.
Szifiliszkúra maláriával
Az orvostudomány akaratlanul példát szolgáltatott a kórokozók villámgyors evolúciójára.
Századunk első felében rájöttek, hogy a lázas állapot visszaszorítja a szifilisz
kórokozóját. Ezért sok szifiliszes beteget kezeltek a majmoknak váltólázat okozó
Plasmodium knowlesivel, amely az emberben enyhe lefolyású, lázzal járó maláriás
fertőzést okoz. A kórokozót egy injekciós tű és egy fecskendő, azaz egy műszúnyog
segítségével vitték át az egyik betegről a másikra. Döbbenten tapasztalták,
hogy százhetven átoltás után újabb pacienseket nem lehetett így kezelni, mert
a váltóláz ugyanolyan veszélyessé vált számukra, mint a szifilisz.
A vérükben a lázállatkák száma az ötszázszorosára szökött fel. A gyorsabban
szaporodó mutáns kórokozók azért terjedhettek el tömegesen a vérben, mert az
„orvosi segédlet” mentesítette őket a gazda megfertőzésével járó feladatoktól,
s a feleslegessé vált funkciók kiesése felgyorsította a szaporodásukat. Csak
a gazdán belüli, a virulenciát növelő szelekció hatott rájuk, a különböző gazdákban
élő törzsek közti verseny, a szelekció másik tényezője nem korlátozta őket.
Miért van többféle váltóláz?
Miért virulensebb a trópusi váltóláz kórokozója, mint szelídebb társai? Mert
más ökológiai fülkét foglal el. A P. falciparum olyan trópusi területeken fordul
elő, ahol mind a népsűrűség, mind a szúnyogok egyedsűrűsége, egész éven át nagy.
Ez a helyzet szelektálja a kórokozót arra, hogy rövid lappangási idővel és gyorsan
szaporodva támadjon. A mérsékelt égövön, ahol a lázállatkák terjesztésére képes
szúnyogok csak a kedvező évszakokban vannak jelen, a P. falciparum hátrányban
van a hosszabb lappangási idejű fajokkal szemben. Például az Európában élő P.
vivax a nyári fertőzés és a következő tavaszi megbetegedés után évek múlva is
visszatérhet, mivel egy hypnozoidnak nevezett alakban van jelen a szervezetben.
A Venezuelából, Nicaraguából vagy El Salvadorból származó törzsei ellenben rövid
lappangási idő után okoznak megbetegedést, s csak néhány hónap telik el a tünetek
ismételt megjelenése között. Észak-Koreában viszont egy olyan hosszú lappangási
idejű törzse él, amelyet P. vivax hibernans-nak neveztek el. A törzsek közti
különbség abból adódik, hogy melyikük milyen arányban termel hypnozoidokat.
A virulencia mértékét tehát a köztesgazdák gyakorisága és jelenlétének állandósága
is befolyásolja. A kórokozó virulenciája várhatóan azokon a területeken kisebb,
ahol az emberek kis csoportokban élnek, és a migráció nem számottevő. Ezeken
a helyeken ugyanis időszakosan hiány lehet a fertőzésre fogékony emberekből.
És az AIDS?
A tisztelt olvasó bizonyára gondolkozott már az AIDS-ről. Honnan jön? Hány áldozatot
szed még? Sikerül-e megfékezni? „A biológiában minden csak evolúciós megvilágításban
értelmezhető.” – mondta korunk egyik vezető evolúcióbiológusa, T. Dobzhanski.
Cikkünk következő folytatásában az AIDS példáján próbáljuk alátámasztani ezt
a provokatív állítást. Látni fogjuk, hogy az evolúciós szemlélet új megvilágításba
helyez számos AIDS-kutatási eredményt, nélküle a fenti kérdések megválaszolhatatlanok,
s pusztán a molekuláris biológia eredményeire támaszkodva aligha várható a HIV
tartós megfékezése.
Dr. Pásztor Erzsébet
(Következik: Virulencia és szelekció