https://frosthead.com

Bagaimana Protein Membantu Para Ilmuwan Membaca Antara Garis-Garis dari 1630 Wabah Kematian Registri

Selama berabad-abad, wabah itu adalah pertanda kematian di seluruh Eropa. Ini membawa kehancuran ke kota-kota dan desa-desa di interval yang tidak teratur, dan dari 1629 hingga 1630 turun ke Milan, Italia. Jumlah korban tewas yang tak terbayangkan — 60.000 orang di kota yang berpenduduk 130.000 orang — mencantumkan dirinya dalam imajinasi Italia, yang akhirnya akan ditampilkan dalam novel abad ke-19 Alessandro Manzoni, The Betrothed .

Konten terkait

  • Tulang Tikus Mengungkapkan Bagaimana Manusia Mengubah Lingkungan Pulau mereka

Selama musim wabah Milano yang panjang, para juru tulis mencatat nama dan usia setiap individu yang meninggal dalam daftar kematian yang sangat teliti. Sekarang, ternyata dokumen-dokumen terperinci itu menyimpan lebih dari sekadar nama dan tanggal — semuanya juga penuh dengan kisah-kisah tak terlihat yang bersembunyi di antara catatan tertulis.

Hampir 400 tahun kemudian, para ilmuwan telah kembali untuk mengungkap perincian baru tentang kondisi lingkungan di sekitar naskah, dari apa yang dimakan para juru tulis itu hingga hewan-hewan yang disimpan di dekatnya. Semua penemuan itu berkat teknologi pengubah permainan: piringan polimer yang mengekstraksi protein berusia berabad-abad dari kertas. Temuan mereka, baru-baru ini diterbitkan dalam Journal of Proteomics, merinci segala sesuatu mulai dari prevalensi hewan pengerat hingga jumlah bakteri yang sangat banyak di seluruh naskah — dan membuka jalan penyelidikan baru untuk teks-teks sejarah penting lainnya.

“Kami memulai penelitian ini beberapa tahun yang lalu dari ide dasar, bahwa makalah dan manuskrip menyerap protein berbeda dari penulis dan lingkungan di sekitar makalah, ” kata fisikawan Gleb Zilberstein, salah satu penulis penelitian. Tetapi mereka tidak akan pernah menduga berapa banyak protein itu akan terungkap.

Petunjuk pertama yang mengungkap perincian seperti itu dimungkinkan dari sumber yang tidak mungkin: coklat, piringan polimer bundar yang terbuat dari etil-vinil asetat, awalnya dimaksudkan untuk pelestarian naskah, kata Zilberstein. Timnya telah mencoba menggunakannya untuk menghilangkan asam berbahaya dalam kertas berbasis selulosa dari notebook Mikhail Bulgakov yang berusia 75 tahun, penulis Rusia The Master and Margarita .

Setelah mengeluarkan disk, mereka menemukan bahwa polimer juga penuh dengan protein, yang dapat memberikan data yang kaya tentang kondisi lingkungan penulis. Faktanya, protein dapat menjadi sumber data yang lebih baik daripada DNA, kata Zilberstein. "Kebanyakan orang yang bekerja dalam karakterisasi biokimia artefak menggunakan genom, " kata Zilberstein. “Ini bagus, tetapi DNA kurang stabil daripada peptida dalam protein.” Jenis analisis ini disebut proteomik, dan baru disempurnakan dalam beberapa tahun terakhir.

Dengan manuskrip Milan, mereka melakukan proses ini dengan lebih sengaja, meninggalkan disk EVA di halaman selama 60 hingga 90 menit untuk memungkinkan protein menempel pada disk tanpa menyebabkan degradasi pada kertas. Rantai peptida itu — asam amino yang terhubung seperti blok Lego — kemudian dianalisis dalam mesin spektrometri massa dan diidentifikasi menggunakan basis data protein. Para peneliti mengambil lebih dari 70.000 urutan peptida yang terdiri dari 600 keluarga protein yang berbeda dari 11 halaman catatan kematian, dan pemberitahuan satu halaman disimpan dalam arsip yang sama.

E36FDEF9-E4A1-441C-8514-C91CABBAC1AB.JPG Pemberitahuan publik tentang kebijakan karantina baru yang dianalisis peneliti untuk studi baru. Disk EVA berwarna coklat, yang menarik asam dan protein dari halaman, ada di sudut kanan bawah. (Gleb Zilberstein)

Sementara peptida mungkin lebih stabil daripada DNA, mereka datang dengan ketidaknyamanan mereka sendiri: mereka juga lebih sulit untuk diidentifikasi. Ini adalah satu tantangan dengan 1630 dokumen, kata para peneliti. Seperti yang ditulis oleh ahli biokimia Kathryn Stone dalam laporan 2013 tentang teknologi proteomik, "Struktur protein bisa jauh lebih heterogen daripada struktur DNA, " yang mengharuskan para peneliti membuat kesimpulan tentang dari mana peptida itu berasal.

"Protein memang lebih stabil dalam beberapa hal daripada DNA, tetapi memiliki daya pembeda yang lebih sedikit pada tingkat urutan. Juga, meskipun Anda dapat menemukan jejak protein, membedakannya dari kontaminasi jauh lebih sulit daripada dari pada DNA, " kata Hendrik. Poinar, seorang ahli biologi evolusi di McMaster Ancient DNA Center yang tidak terlibat dalam penelitian, melalui email. Tetapi bahkan dengan peringatan itu, Poinar menambahkan dari analisis disk EVA, "Saya katakan, 'Awal yang bagus, seterusnya!'"

Para peneliti menemukan 312 urutan peptida yang cocok dengan bakteri yang dikenal. Kemudian, mereka mempersempit angka itu menjadi 17 yang jatuh di keluarga Yersinia — bakteri yang bertanggung jawab atas Y. pestis, atau wabah pes. Tetapi protein tidak secara eksklusif milik Y. pestis . Mereka juga bisa menjadi bagian dari spesies bakteri Yersinia lainnya, termasuk beberapa yang tidak mematikan manusia.

Seperti yang dikatakan Ann Carmichael, seorang profesor sejarah emeritus di Universitas Indiana di Bloomington yang telah menghabiskan karier akademisnya untuk meneliti sejarah medis dari wabah itu, menyatakan: "Identifikasi protein hanya sebagus basis data yang telah mereka susun." itu tidak berarti dia tidak tertarik dengan penelitian baru. “Ini bahan yang menarik dan saya pikir akan ada banyak pemurnian di laboratorium, ” kata Carmichael, yang juga tidak terlibat dalam studi baru.

Reaksi pertama Carmichael terhadap penelitian baru itu adalah rasa jijik ketika menyadari bahwa semua partikel ini ada dalam naskah yang dia tangani. “Kita semua telah membolak-balik halaman naskah dan saya telah menghabiskan banyak waktu dengan dokumen-dokumen Milan, ” katanya. Salah satu koleganya bahkan menemukan kotoran tikus di halaman naskah yang dia tinjau. Terlepas dari "ewww" mengetahui rasio protein tikus dengan protein manusia hampir satu-ke-satu, Carmichael menemukan penemuan yang menarik.

Sejarawan Universitas Texas, Stefano D'Amico setuju bahwa teknik baru ini dapat menawarkan wawasan bahwa teks dan produksinya saja tidak bisa. Secara khusus, ia menunjuk pada temuan bahwa para juru tulis makan terutama jagung, kentang, buncis, beras dan wortel, dan bahwa domba dan kambing ada di suatu tempat di lazaretto, yang menampung orang sakit. (Para penulis berspekulasi bahwa hewan ternak itu mungkin telah ditempatkan di lazaretto yang dikarantina untuk memberi makan bayi yang ibunya meninggal karena wabah.)

“Semua informasi tentang diet orang-orang ini, apa yang mereka makan pada waktu itu, jenis hewan apa yang ada di area lazaretto — lingkungan tempat orang-orang ini beroperasi — ini semua penting bagi para sejarawan, ” D'Amico kata.

407D0317-11DD-441D-AD87-E509566C9974.JPG Halaman dari pendaftar wabah kematian, dengan disk UVA di kanan bawah. (Gleb Zilberstein)

Tentu saja, para pendaftar sendiri memiliki banyak hal untuk dikatakan tentang bagaimana wabah itu menjungkirbalikkan masyarakat Italia selama Renaissance. Carmichael, yang telah memeriksa dokumen dari abad-abad sebelum 1630, dikejutkan oleh konsistensi administrator yang mencatat nama dan kematian orang-orang ini. “Mereka muncul untuk bekerja, mereka melakukan hal yang sama berulang kali. Itu adalah pekerjaan yang membosankan dan tanpa pamrih. Dan satu-satunya waktu Anda tidak menemukan catatan ini adalah ketika wabah menjadi sangat buruk sehingga catatan runtuh. Tetapi mereka masih mencoba melakukannya. ”

Dokumentasi yang rewel, kemudian, adalah upaya untuk memaksakan ketertiban pada situasi kacau. Idenya adalah untuk membantu para pejabat mengidentifikasi ketika wabah baru wabah mulai, sehingga mereka dapat mengkarantina kota dari perdagangan dengan kota-kota lain, dan mulai mengumpulkan individu-individu yang menderita untuk mengangkut mereka ke perkemahan atau lazaretto, sebuah struktur besar di luar kota yang menampung sebanyak 9.000 orang di dalam dan sekitar lahannya. Sementara beberapa orang yang menderita wabah pergi ke sana dengan sukarela, sebagian besar secara paksa dikeluarkan dari kota bersama dengan keluarga mereka dan kontak lainnya.

"Begitu masuk, Anda pada dasarnya adalah seorang tahanan, " kata D'Amico. “Ada satu pintu masuk dan dijaga oleh tentara. Anda hanya bisa keluar jika selamat dari epidemi. ”

Diancam terus menerus dengan kematian membawa korban bagi warga sipil. “Ini adalah abad-abad ketika Eropa menjajah dunia dan segala macam hal terjadi — Renaisans, Reformasi, Revolusi Ilmiah — dan wabah adalah gangguan, ” kata Carmichael. "Daniel Defoe mengatakan wabah adalah milikku yang tidak terlihat: kamu menginjaknya, dan itu meledak dan mengubah hidupmu."

Bagi Zilberstein dan ahli kimia yang mengembangkan teknologi ini, belajar lebih banyak tentang seperti apa kehidupan selama wabah hanyalah awal. Disk EVA dapat memiliki sejumlah aplikasi untuk sejarawan dan arsiparis yang berharap dapat mengungkap lebih banyak informasi tentang dokumen mereka. Sebagai contoh, Zilberstein mengatakan mereka berharap untuk menyelidiki makalah asli para penulis seperti Anton Chekhov dan Friedrich Nietzsche, untuk melihat apakah mereka menggunakan obat-obatan atau menderita kondisi medis apa pun pada saat menulis buku-buku mereka.

Ada beberapa peringatan. Negara yang berbeda memiliki iklim yang berbeda, dan beberapa manuskrip mungkin terkontaminasi dengan protein yang lebih modern, tergantung pada cara penanganannya. Tetapi Zilberstein percaya bahwa memetik peptida masih merupakan jalan maju yang subur dalam penelitian warisan budaya. Seperti yang dia katakan, "Kita dapat membaca data tersembunyi dari sumber lama informasi berbasis kertas."

Bagaimana Protein Membantu Para Ilmuwan Membaca Antara Garis-Garis dari 1630 Wabah Kematian Registri