https://frosthead.com

Bagaimana Protein Membantu Para Ahli sains Membaca Antara Garis Panduan Pembunuhan Kematian 1630

Selama berabad-abad, wabak itu adalah penyebab kematian ganas di seluruh Eropah. Ia membawa kemusnahan ke bandar-bandar dan desa luar bandar pada selang yang tidak teratur, dan dari 1629 hingga 1630 ia turun ke Milan, Itali. Jumlah kematian yang tidak dapat dibayangkan ialah 60, 000 orang di bandar raya 130, 000 yang dicetak pada imaginasi Itali, yang akhirnya akan dipaparkan di novel The Betrothed novel abad ke-19 Alessandro Manzoni.

Kandungan Terkait

  • Tulang Tikus Mendedahkan Bagaimana Manusia mengubah Persekitaran Pulau mereka

Semasa musim wabak Milano panjang, ahli tulis mencatatkan nama dan umur setiap individu yang mati dalam pendaftaran kematian yang teliti. Sekarang, ternyata dokumen-dokumen terperinci itu diadakan lebih daripada nama dan tarikh-mereka juga penuh dengan cerita-cerita yang tidak kelihatan bersembunyi di antara rekod bertulis.

Hampir 400 tahun kemudian, saintis telah kembali untuk mendedahkan butir-butir baru tentang keadaan persekitaran di sekitar manuskrip, dari apa yang diambil oleh ahli-ahli Taurat kepada haiwan-haiwan yang disimpan berdekatan. Penemuan ini semua terima kasih kepada teknologi yang mengubah permainan: cakera polimer yang mengeluarkan protein berabad-abad lamanya dari kertas. Penemuan mereka, baru-baru ini diterbitkan dalam Journal of Proteomics, terperinci semuanya dari kelaziman tikus ke kuantiti besar bakteria di seluruh manuskrip-dan membuka jalan baru penyelidikan untuk teks-teks sejarah penting yang lain.

"Kami memulakan penyelidikan ini beberapa tahun yang lalu dari idea asas, bahawa kertas dan manuskrip menyerap protein berbeza dari penulis dan persekitaran di sekeliling kertas, " kata ahli fizik Gleb Zilberstein, salah seorang penulis kajian. Tetapi mereka tidak akan pernah menebak berapa banyak protein yang akan didedahkan.

Petunjuk pertama yang mendedahkan butir-butir tersebut mungkin diperolehi dari sumber yang tidak mungkin: cakera polimer bulat berwarna coklat, diperbuat daripada etil-vinil asetat, yang pada asalnya dimaksudkan untuk pemeliharaan manuskrip, kata Zilberstein. Pasukannya telah cuba menggunakannya untuk membuang asid berbahaya dalam kertas berasaskan selulosa buku nota 75 tahun Mikhail Bulgakov, penulis Rusia The Master dan Margarita .

Setelah mengeluarkan cakera, mereka mendapati bahawa polimer juga penuh dengan protein, yang boleh memberikan data yang kaya tentang keadaan persekitaran penulis. Malah, protein boleh menjadi sumber data yang lebih baik daripada DNA, kata Zilberstein. "Kebanyakan orang yang bekerja dalam pencirian artifak biokimia menggunakan genom, " kata Zilberstein. "Ia baik, tetapi DNA kurang stabil daripada peptida dalam protein." Analisis jenis ini dipanggil proteomik, dan ia hanya diperbaiki dalam beberapa tahun kebelakangan ini.

Dengan manuskrip Milan, mereka melakukan proses yang lebih sengaja, meninggalkan cakera EVA pada halaman selama 60 hingga 90 minit untuk membolehkan protein mematuhi cakera tanpa menyebabkan kemusnahan pada kertas. Rantai-asid amino berkaitan peptida seperti blok Lego-kemudian dianalisis dalam mesin spektrometri massa dan dikenal pasti menggunakan pangkalan data protein. Para penyelidik mengambil lebih daripada 70, 000 urutan peptida terdiri daripada 600 keluarga protein yang berlainan daripada 11 muka surat kematian, dan notis satu halaman disimpan dalam arkib yang sama.

E36FDEF9-E4A1-441C-8514-C91CABBAC1AB.JPG Notis awam mengenai dasar kuarantin baru yang dianalisis penyelidik untuk kajian baru ini. Satu cakera EVA coklat, yang menarik asid dan protein dari halaman, berada di sudut kanan bawah. (Gleb Zilberstein)

Walaupun peptida mungkin lebih stabil daripada DNA, mereka datang dengan ketidaknyamanan mereka sendiri: mereka juga lebih sukar untuk mengenal pasti. Ini satu cabaran dengan 1630 dokumen, kata para penyelidik. Sebagai ahli biokimia Kathryn Stone menulis dalam laporan 2013 mengenai teknologi proteomik, "Struktur protein boleh menjadi lebih heterogen daripada struktur DNA, " yang memerlukan penyelidik membuat kesimpulan tentang mana peptida berasal.

"Protein sememangnya lebih stabil dalam beberapa cara daripada DNA, tetapi mempunyai kuasa yang kurang diskriminasi di peringkat urutan, walaupun anda mungkin mendapati kesan protein, membezakan mereka daripada pencemaran adalah jauh lebih sukar daripada DNA, " kata Hendrik Poinar, ahli biologi evolusi di Pusat DNA Purba McMaster yang tidak terlibat dalam penyelidikan, melalui e-mel. Tetapi walaupun dengan peringatan itu, Poinar menambah analisis cakera EVA, "Saya berkata, 'Permulaan yang hebat, seterusnya!'"

Para penyelidik mendapati 312 urutan peptida yang dipadankan dengan bakteria yang diketahui. Kemudian, mereka mengecilkan angka itu hingga ke 17 yang jatuh di keluarga Yersinia -bakteria yang bertanggungjawab untuk Y. pestis, atau wabak bubonic. Tetapi protein tidak semata-mata untuk Y. pestis . Mereka juga boleh dimiliki oleh spesies lain bakteria Yersinia, termasuk beberapa yang tidak mematikan kepada manusia.

Sebagai Ann Carmichael, seorang profesor sejarah emeritus di Indiana University di Bloomington yang menghabiskan masa kerjayanya akademiknya meneliti sejarah perubatan wabak itu, mengatakan: "Pengenalan protein hanya sekadar sebagai pangkalan data yang telah dikumpulkan." itu tidak bermakna dia tidak tertarik dengan penyelidikan baru. "Ini bahan menarik dan saya fikir akan ada banyak penapisan dalam makmal, " kata Carmichael, yang juga tidak terlibat dalam kajian baru itu.

Reaksi pertama Carmichael terhadap kajian baru itu adalah jijik menyedari bahawa semua zarah-zarah ini ada dalam manuskrip yang ditanganinya. "Kita semua menggunakan laman-laman manuskrip dan saya menghabiskan banyak masa dengan dokumen Milan, " katanya. Salah seorang daripada rakan sekerjanya pun menemui kotoran tetikus di halaman manuskrip yang sedang diteliti. Selain dari "mengetahui" tentang mengetahui nisbah protein tikus kepada protein manusia adalah hampir satu sama lain, Carmichael mendapati penemuan yang menarik.

Ahli sejarah University of Texas, Stefano D'Amico bersetuju bahawa teknik baru ini boleh memberikan pandangan bahawa teks dan pengeluarannya sendiri tidak dapat. Khususnya, dia menunjuk pada penemuan bahawa para ahli tulis makan terutamanya jagung, kentang, kacang, nasi dan wortel, dan domba dan kambing itu berada di tempat lazaretto, yang menempatkan orang sakit. (Penulis membuat spekulasi bahawa haiwan ternakan ini mungkin ditempatkan di dalam lazaretto yang dikuarantin untuk memberi makan bayi yang ibu tewas akibat wabak tersebut.)

"Segala maklumat tentang pemakanan orang-orang ini, apa yang mereka makan pada masa itu, apa jenis haiwan di kawasan lazaretto -persekitaran di mana orang-orang ini beroperasi-ini semua penting kepada sejarawan, " D'Amico kata.

407D0317-11DD-441D-AD87-E509566C9974.JPG Halaman dari wabak kematian pendaftaran, dengan cakera UVA di bahagian bawah kanan. (Gleb Zilberstein)

Sudah tentu, pendaftaran itu sendiri banyak yang boleh dikatakan tentang bagaimana wabak itu menggembirakan masyarakat Itali semasa Renaissance. Carmichael, yang telah mengkaji semula dokumen-dokumen sejak berabad-abad sebelum 1630, telah diserang oleh konsistensi pentadbir yang merekodkan nama-nama dan kematian individu-individu ini. "Mereka muncul untuk bekerja, mereka melakukan perkara yang sama berulang kali. Ia adalah pekerjaan yang membosankan, tanpa rasa hormat. Dan satu-satunya masa yang anda tidak dapati rekod ini adalah apabila wabak mendapat begitu buruk sehingga rekod penyimpanan runtuh. Tetapi mereka masih cuba melakukannya. "

Oleh itu, dokumentasi yang cerdik adalah satu usaha untuk mengenakan perintah pada keadaan yang kacau. Idea ini adalah untuk membantu pegawai-pegawai mengenal pasti apabila wabak baru wabak telah bermula, supaya mereka dapat mengurungkan bandar dari perdagangan dengan bandar-bandar lain, dan mula membongkar orang-orang yang tertindas untuk mengangkut mereka ke perkemahan atau lazaretto, sebuah struktur besar di luar kota yang menempatkan seramai 9, 000 orang di dalam dan di sekitar kawasannya. Walaupun sesetengah orang yang ditimpa penyakit itu pergi dengan sukarela, kebanyakannya secara paksa dikeluarkan dari bandar bersama-sama dengan keluarga dan kenalan lain.

"Sekali di dalam, anda pada asasnya seorang banduan, " kata D'Amico. "Terdapat pintu masuk dan dikawal oleh askar. Anda hanya boleh keluar sekiranya anda selamat dari wabak ini. "

Menjadi terus terancam dengan kematian mengambil tol ke atas orang awam. "Ini adalah abad-abad ketika Eropah menjajah dunia dan segala macam perkara sedang berlaku-Renaissance, Reformasi, Revolusi Saintifik-dan wabak itu adalah gangguan, " kata Carmichael. "Daniel Defoe mengatakan wabak adalah lombong ghaib: anda melangkah ke atasnya, dan ia bertiup dan mengubah hidup anda."

Bagi Zilberstein dan ahli kimia yang membangunkan teknologi ini, belajar lebih banyak tentang kehidupan seperti ketika wabak itu hanya permulaan. Disk EVA boleh mempunyai sejumlah aplikasi untuk ahli sejarah dan arkivis yang berharap dapat mengungkap lebih banyak maklumat mengenai dokumen mereka. Sebagai contoh, Zilberstein mengatakan mereka berharap untuk menyiasat karya tulis asal seperti Anton Chekhov dan Friedrich Nietzsche, untuk melihat sama ada mereka menggunakan apa-apa ubat atau mengalami apa-apa keadaan perubatan pada masa menulis buku mereka.

Terdapat beberapa kaveat. Negara yang berbeza mempunyai iklim yang berbeza, dan beberapa manuskrip mungkin tercemar dengan protein yang lebih moden, bergantung kepada cara mereka ditangani. Tetapi Zilberstein percaya bahawa memusnahkan peptida masih merupakan cara yang bermanfaat untuk penyelidikan warisan budaya. Seperti yang dikatakannya, "Kita boleh membaca data tersembunyi dari sumber-sumber lama maklumat berasaskan kertas."

Bagaimana Protein Membantu Para Ahli sains Membaca Antara Garis Panduan Pembunuhan Kematian 1630