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Esame DNA svela batterio che causò un’infezione letale 800 anni fa

Scritto da Leonardo Debbia il 20.01.2017

Alla periferia di quella che fu una delle più leggendarie città del mondo antico, Troia, nella attuale Turchia, è stato ritrovato lo scheletro di una donna trentenne, sepolta in una tomba di ottocento anni fa.

Nel cimitero di un’antica comunità agricola, risalente all’epoca bizantina, le ossa della donna, al pari di quelle degli altri defunti, recavano i segni inconfondibili della dura vita contadina.

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Primo caso documentato di infezione materna in una sepoltura di 800 anni fa nelle campagne di Troia, in Turchia (credit: Gebhard Bieg)

Durante l’esame dello scheletro, qualcosa di particolare aveva catturato l’attenzione di Henrike Kiesewetter, archeologo dell’Università di Tubinga: due noduli calcificati, ciascuno delle dimensioni di una fragola, situati alla base del torace, appena sotto le costole.

“Si pensò subito alla tubercolosi” dichiara Caitlin Pepperel, medico e microbiologa specialista in evoluzione di germi patogeni all’Università del Wisconsin-Madison.

L’analisi microscopica e del DNA, però, portarono ad escludere tubercolosi, calcoli urinari o renali

Sezionando i noduli, i ricercatori scoprirono microfossili straordinariamente ben conservati, ‘cellule fantasma’ – diranno poi – mineralizzate, somiglianti a cellule di batteri del genere Staphylococcus, un gruppo che comprende la specie patogena, particolarmente aggressiva, di S. aureus.

I noduli e il DNA racchiuso all’interno degli strati concentrici di calcio furono inviati a Hendrik Poinar, esperto di DNA antico, della McMaster University, in Canada, il cui laboratorio è famoso per l’estrazione e la ricostruzione di materiale genetico proveniente da antichi reperti archeologici e paleontologici.

“Sorprendentemente, i campioni contenevano DNA sufficiente per la ricostruzione completa dei genomi di due specie di batteri, Staphylococcus saprophyticus e Gardnerella vaginalis, quelli che avevano infettato la donna, causandone probabilmente la morte”, afferma Poinar.

In un articolo sulla rivista eLife, Pepperel e Poinar descrivono lo scenario in cui era maturata la fatale infezione, mettendo in risalto i pericoli cui era costantemente sottoposta la vita rurale del periodo tardo-Bizantino all’inizio del 13° secolo, e sottolineando l’evoluzione del batterio patogeno Staphylococcus saprophyticus .

“La calcificazione ha racchiuso minuscole porzioni di DNA, conservandole per un periodo di 800 anni. Il calcio proteggeva i batteri patogeni e il loro materiale genetico”, afferma Pepperel, riferendosi ai noduli, formatisi mentre la donna era ancora in vita. “Sono straordinarie la quantità e l’integrità del DNA conservatosi. Generalmente, si ha meno dell’1 per cento della quantità totale”.

Nei noduli fu rinvenuto anche il DNA di un feto di sesso maschile, identificato dalla presenza del cromosoma Y, mentre una percentuale tra il 31 e il 58 per cento apparteneva ai batteri responsabili dell’infezione.

Il materiale organico esaminato – afferma Pepperel – rivela la causa della morte della donna. Si era trattato di corioamnionite, un’infezione batterica della placenta, del liquido amniotico e della membrana che avvolge il feto.

Un caso di sepsi materna nella documentazione fossile – rileva Poinar – è un caso unico. “Non si conoscono ritrovamenti analoghi; da nessun’altra parte”, afferma lo studioso. “Finora, in Archeologia, non abbiamo alcuna prova di come poteva essere stata la salute in vita e la morte di una puerpera”.

La possibilità di disporre di DNA antico e di ricostruire i genomi di microrganismi responsabili di una infezione letale hanno contribuito a definire il particolare scenario della vita rurale di otto secoli fa.

“Il ceppo di Staphylococcus saprophyticus – spiega Pepperel – è diverso da quello del tipo che  infetta gli esseri umani attuali ed è invece più strettamente collegato con ceppi presenti nel bestiame”.

Il modello genetico di questo batterio – fa notare la studiosa – si aggiunge così ad “un breve elenco di antichi batteri relativi a patologie quali colera, tubercolosi, lebbra, peste, il cui DNA ci è già noto”.

Alcuni ceppi di stafilococchi come lo Staphylococcus aureus, si trovano comunemente

sulla cute umana, dove in genere non rappresentano alcun rischio per la salute, qualora non penetrino più in profondità nel corpo, dove solo in tal caso possono causare infezioni anche mortali.

“Il ceppo di Troia appartiene ad una stirpe che non è comunemente associata alla malattia umana, nel mondo moderno”, ribadisce Pepperel, sottolineando che la documentazione storica indica che i contadini bizantini vivevano abitualmente con il loro bestiame. “Noi riteniamo che le infezioni umane nel mondo antico siano state contratte da un pool di batteri che circolava con estrema facilità tra esseri umani, bestiame e ambiente”.

Lo Staphylococcus saprophyticus, quindi, potrebbe essere stato acquisito dall’ambiente o trasmesso dagli animali.

“I risultati degli esami osteologici delle sepolture bizantine rinvenute nelle vicinanze di Troia ben si adattano ad uno scenario rurale”, commenta Kiesewetter. “La degenerazione della colonna vertebrale e delle articolazioni, presente in più della metà degli scheletri, induce a pensare ad una vita di duro lavoro nei campi”.

“La popolazione contadina sopportava sforzi fisici e malattie infettive e solo pochi riuscivano a vivere oltre i 50 anni d’età”, aggiunge Kiesewetter. “Molti bambini non sopravvivevano all’infanzia e quasi tutti gli scheletri degli adolescenti mostrano segni di malnutrizione ed infezioni. La carie era dilagante, forse imputabile al consumo eccessivo di fichi e datteri”.

“La conservazione del DNA batterico la dobbiamo probabilmente alla gravidanza della donna”, ipotizza Pepperel. “La placenta tende a calcificarsi, dato l’alto tasso di calcio necessario al feto. Il processo di biomineralizzazione può quindi verificarsi molto rapidamente”.

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