Database e conclusioni

Database. La tabella supplementare S1 elenca 10 caratteristiche per ciascuna delle 25 importanti malattie “temperate” (15) e “tropicali” (10) (vedere la nota supplementare S3 per i dettagli di questa distinzione). Il nostro obiettivo era selezionare le malattie ben definite che causano la più alta mortalità e / o morbilità e quindi il più alto significato storico ed evolutivo (vedere la Nota supplementare S1 per i dettagli dei nostri criteri di selezione)., Delle malattie 25, abbiamo selezionato 17 perché sono quelle valutate da Lopez et al. (2005) come imponendo gli oneri mondiali più pesanti oggi (hanno i punteggi più alti degli anni di vita corretti per la disabilità (DALY)). Delle 17 malattie, 8 sono temperate (epatite B, influenza A, morbillo, pertosse, rotavirus A, sifilide, tetano e tubercolosi) e 9 sono tropicali (sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS), malattia di Chagas, colera, febbre emorragica dengue, malattie del sonno dell’Africa orientale e occidentale, malarie di falciparum e vivax e leishmaniosi viscerale).,

Ne abbiamo selezionati altri otto (difterite temperata, parotite, peste, rosolia, vaiolo, tifo e tifo, oltre alla febbre gialla tropicale) perché hanno imposto pesanti fardelli in passato, sebbene la medicina moderna e la salute pubblica li abbiano sradicati (vaiolo) o ridotti. Fatta eccezione per l’AIDS, la dengue e il colera, che si sono diffusi e hanno raggiunto un impatto globale nei tempi moderni, la maggior parte di queste 25 malattie sono state importanti per più di due secoli.

Le nostre conclusioni sono solide alle variazioni di questi criteri di selezione?, Per circa una dozzina di malattie con i più alti oneri moderni o storici (ad esempio, AIDS, malaria, peste, vaiolo), non ci possono essere dubbi sul fatto che debbano essere inclusi, ma si potrebbe discutere alcune delle prossime scelte. Quindi abbiamo elaborato tre serie alternative di malattie che condividono un primo elenco di 16 malattie principali indiscutibili ma che differiscono nelle scelte successive, e abbiamo eseguito tutte le 10 analisi descritte di seguito su tutti e tre i set., È risultato che, con una piccola eccezione, le tre serie hanno prodotto qualitativamente le stesse conclusioni per tutte e 10 le analisi, sebbene differiscano per i loro livelli di significatività statistica (cfr.Nota complementare S4). Pertanto, le nostre conclusioni sembrano essere solide.

Differenze temperate / tropicali. I confronti di queste malattie temperate e tropicali producono le seguenti conclusioni:

  • Una percentuale più elevata delle malattie è trasmessa da vettori di insetti nei tropici (8/10) rispetto alle zone temperate (2/15) (P< 0,005, χ2-test, gradi di libertà, d.,f. = 1). Questa differenza può essere in parte correlata alle cessazioni stagionali o al declino dell’attività temperata degli insetti.
  • Una percentuale più elevata (P = 0,009) delle malattie trasmette un’immunità di lunga durata (11/15) nelle zone temperate rispetto ai tropici (2/10).
  • I serbatoi animali sono più frequenti (P< 0,005) nei tropici (8/10) che nelle zone temperate (3/15). La differenza è nella direzione inversa (P = 0.,1, NS, non significativo) per i serbatoi ambientali (1/10 contro 6/15), ma quei serbatoi ambientali che esistono non sono generalmente di grande importanza ad eccezione del suolo che porta spore di tetano.
  • La maggior parte delle malattie temperate (12/15) sono acute piuttosto che lente, croniche o latenti: il paziente muore o si riprende entro una o più settimane. Meno (P = 0,01) delle malattie tropicali sono acute: 3/10 durano per una o due settimane, 3/10 durano per settimane o mesi o anni e 4/10 durano per molti mesi o decenni.,
  • Una percentuale leggermente superiore delle malattie (P = 0,08, NS) appartiene allo stadio 5 (strettamente limitato all’uomo) nelle zone temperate (10/15 o 11/15) rispetto ai tropici (3/10)., La scarsità di malattie di stadio 2 e Stadio 3 (un totale di solo 5 tali malattie) nella nostra lista di 25 principali malattie umane è degna di nota, perché alcuni patogeni di stadio 2 e Stadio 3 (come l’antrace e l’Ebola) sono notoriamente virulenti, e perché le ragioni teoriche sono spesso avanzate (ma anche negate) sul motivo per cui i microbi di stadio 5 con lunghe storie di adattamento all’uomo dovrebbero tendere ad evolvere bassa morbilità e mortalità e non causare malattie principali. Discutiamo le spiegazioni per questo risultato nella nota supplementare S5.,

la Maggior parte (10/15) della temperato malattie, ma nessuna delle malattie tropicali (P < 0.005), sono i cosiddetti ‘folla di malattie epidemiche’ (asterisco nella Tabella Supplementare S1), definiti come quelli che si verificano a livello locale come un breve epidemia e in grado di persistere a livello regionale solo in grandi popolazioni umane. Questa differenza è una conseguenza immediata delle differenze elencate nei cinque paragrafi precedenti., Se una malattia è acuta, trasmessa in modo efficiente e lascia rapidamente la sua vittima morta o in via di recupero e immune alla reinfezione, l’epidemia esaurisce presto il pool locale di potenziali vittime suscettibili. Se inoltre la malattia è limitata agli esseri umani e manca di serbatoi animali e ambientali significativi, l’esaurimento del pool locale di potenziali vittime in una piccola popolazione umana sparsa porta alla cessazione locale dell’epidemia., Se, tuttavia, la popolazione umana è grande e densa, la malattia può persistere diffondendosi per infettare le persone nelle aree adiacenti, per poi tornare all’area originale in un anno successivo, quando le nascite e la crescita hanno rigenerato un nuovo raccolto di potenziali vittime non immuni precedentemente non esposti., Studi epidemiologici empirici sulla persistenza o scomparsa della malattia in popolazioni umane isolate di varie dimensioni hanno prodotto stime della popolazione necessaria per sostenere una malattia della folla: almeno diverse centinaia di migliaia di persone nei casi di morbillo, rosolia e pertosse (Anderson e May, 1991; Dobson e Carper, 1996). Ma popolazioni umane di quelle dimensioni non esistevano in nessuna parte del mondo fino al ripido aumento del numero umano iniziato circa 11.000 anni fa con lo sviluppo dell’agricoltura (Bellwood, 2005; Diamond, 1997)., Quindi le malattie epidemiche della folla delle zone temperate devono essersi evolute da allora.

Naturalmente, questo non significa che le comunità di cacciatori / raccoglitori umani mancassero di malattie infettive. Invece, come le popolazioni sparse dei nostri parenti primati, soffrivano di malattie infettive con caratteristiche che permettevano loro di persistere in piccole popolazioni, a differenza delle malattie epidemiche della folla., Queste caratteristiche includono: la ricorrenza in serbatoi animali così come gli esseri umani (come la febbre gialla); incomplete e/o non-immunità duratura, consentendo in cui i pazienti di rimanere in piscina di potenziali vittime (come la malaria); e una lenta o cronico, consentendo ai pazienti di continuare a infettare nuove vittime nel corso degli anni, piuttosto che per una settimana o due (come la malattia di Chagas).

Origini del patogeno. (Vedere i dettagli per ciascuna malattia nella Nota complementare S10)., Le informazioni attuali suggeriscono che 8 delle 15 malattie temperate probabilmente o forse raggiunsero l’uomo da animali domestici (difterite, influenza A, morbillo, parotite, pertosse, rotavirus, vaiolo, tubercolosi); altre tre probabilmente ci raggiunsero da scimmie (epatite B) o roditori (peste, tifo); e le altre quattro (rosolia, sifilide, tetano, tifo) provenivano da fonti ancora sconosciute (vedi Nota supplementare S6). Pertanto, l’ascesa dell’agricoltura a partire da 11.000 anni fa ha svolto molteplici ruoli nell’evoluzione dei patogeni animali in patogeni umani (Diamond, 1997; Diamond, 2002; McNeill, 1976)., Questi ruoli includevano sia la generazione delle grandi popolazioni umane necessarie per l’evoluzione e la persistenza delle malattie della folla umana, sia la generazione di grandi popolazioni di animali domestici, con le quali gli agricoltori entravano in contatto molto più stretto e frequente di quanto i cacciatori/raccoglitori avessero con gli animali selvatici. Inoltre, come illustrato dall’influenza A, queste mandrie di animali domestici fungevano da condotti efficienti per i trasferimenti di agenti patogeni dagli animali selvatici agli esseri umani, e nel processo potrebbero essersi evolute malattie specializzate della folla.,

È interessante notare che un minor numero di agenti patogeni tropicali rispetto a quelli temperati provenivano da animali domestici: non più di tre delle dieci malattie tropicali della Tabella supplementare S1, e forse nessuna (vedi Nota supplementare S7). Perché le malattie umane temperate e tropicali differiscono così marcatamente nelle loro origini animali? Molte (4/10) malattie tropicali (AIDS, dengue, malaria vivax, febbre gialla) ma solo 1/15 malattie temperate (epatite B) hanno origini primate selvatiche non umane (P < 0.04)., Questo perché anche se i primati non umani sono gli animali più strettamente correlati agli esseri umani e quindi rappresentano le barriere specie più deboli al trasferimento patogeno, la stragrande maggioranza delle specie di primati è tropicale piuttosto che temperato. Al contrario, poche malattie tropicali ma molte temperate sono sorte dagli animali domestici, e questo perché gli animali domestici vivono principalmente nelle zone temperate, e la loro concentrazione in precedenza era ancora più lenta (vedi Nota complementare S8).,

Un ultimo punto degno di nota sui patogeni umani derivati dagli animali è che praticamente tutti sono nati da agenti patogeni di altri vertebrati a sangue caldo, principalmente mammiferi e in due casi (influenza A e, infine, malaria falciparum) uccelli. Ciò non sorprende, considerando la barriera di specie al trasferimento di agenti patogeni posta dalla distanza filogenetica (Box A16-2). Un’espressione di questa barriera è che i primati costituiscono solo lo 0,5% di tutte le specie di vertebrati, ma hanno contribuito circa il 20% delle nostre principali malattie umane., Espresso in un altro modo, il numero di gravi malattie umane, che hanno contribuito, diviso per il numero di specie animali presenti nel gruppo tassonomico contribuendo tali malattie, è di circa 0,2 per le scimmie, 0.017 per i primati non umani, altro che scimmie, 0,003 per mammiferi di altri primati, 0.00006 per i vertebrati di altri mammiferi, e 0 altrimenti 0.000003 (se colera è venuto veramente da invertebrati acquatici) per gli animali di altri vertebrati (vedi Nota Integrativa S9).

Origini geografiche. In misura schiacciante, i 25 principali agenti patogeni umani analizzati qui hanno avuto origine nel Vecchio Mondo., Ciò si rivelò di grande importanza storica, perché facilitò la conquista europea del Nuovo Mondo (le Americhe). Molti più nativi americani che resistevano ai coloni europei morirono di malattie del Vecchio Mondo appena introdotte che di ferite da spada e proiettili., Quegli agenti invisibili della conquista del Nuovo Mondo erano microbi del Vecchio Mondo a cui gli europei avevano sia una certa immunità acquisita basata sull’esposizione individuale che una certa resistenza genetica basata sull’esposizione della popolazione nel tempo, ma a cui le popolazioni native americane precedentemente non esposte non avevano immunità o resistenza (Crosby, 1986; Diamond, 1997; McNeill, 1976; Ramenofsky, 1987). Al contrario, nessuna malattia relativamente devastante attendeva gli europei nel Nuovo Mondo, che si è rivelato un ambiente relativamente sano per gli europei fino all’arrivo della febbre gialla e della malaria di origini del Vecchio Mondo (McNeill, 2006).,

Perché lo scambio di agenti patogeni tra il Vecchio e il Nuovo mondo era così disuguale? Delle 25 principali malattie umane analizzate, la malattia di Chagas è l’unica che ha chiaramente avuto origine nel Nuovo Mondo. Per altri due, sifilide e tubercolosi, il dibattito è irrisolto: rimane incerto in quale emisfero sifilide origine, e se la tubercolosi origine indipendente in entrambi gli emisferi o è stato portato nelle Americhe dagli europei. Non si sa nulla sulle origini geografiche di rotavirus, rosolia, tetano e tifo., Per tutti gli altri 18 principali patogeni, le origini del Vecchio Mondo sono certe o probabili.

La nostra precedente discussione sulle origini animali dei patogeni umani può aiutare a spiegare questa asimmetria. Malattie più temperate sorsero nel Vecchio Mondo che nel Nuovo Mondo perché molti più animali che potevano fornire patogeni ancestrali furono addomesticati nel Vecchio Mondo. Delle 14 principali specie di mammiferi domestici del mondo, 13, incluse le cinque specie più abbondanti con cui entriamo in contatto più stretto (mucca, pecora, capra, maiale e cavallo), hanno avuto origine nel Vecchio Mondo (Diamond, 1997)., L’unica specie di bestiame addomesticata nel Nuovo Mondo era il lama, ma non è noto che ci abbia infettati con alcun agente patogeno (Diamond, 1997; Dobson, 1996)—forse perché il suo areale geografico tradizionale era limitato alle Ande, non era munto o cavalcato o agganciato agli aratri, e non era coccolato o tenuto in casa (come lo sono alcuni vitelli, agnelli e maialini)., Tra i motivi per cui molto più malattie tropicali (nove contro uno) è sorto nel Vecchio Mondo e Nuovo Mondo che la distanza genetica tra gli esseri umani e scimmie del Nuovo Mondo è quasi il doppio di quello tra gli esseri umani e scimmie del Vecchio Mondo, e molte volte che tra gli esseri umani e il Vecchio Mondo scimmie, e che molto più tempo evolutivo è stato disponibile per trasferimenti da e per gli animali agli esseri umani nel Mondo Antico (circa 5 milioni di anni) che nel Nuovo Mondo (circa 14.000 anni).