基因深度分析消除杂交蠕虫威胁担忧

此前认为会与感染牛类的寄生虫杂交的人类寄生虫实际并未发生杂交现象。这对控制血吸虫病而言是个好消息——这种由寄生虫引发的疾病全球感染人数超过2亿。

十余年来,多项证据表明感染人类和牛的血吸虫物种——埃及血吸虫和牛血吸虫——存在频繁的基因交换现象,这一过程称为杂交。这引发了血吸虫病防治工作者的担忧,因为杂交会大幅扩大潜在感染范围。

但德州生物医学研究所的详细遗传分析显示,在这个案例中,动物病原体不太可能传播给人类。

"曾有上百篇论文讨论这些物种间猖獗的杂交现象,"德州生物医学研究所Tim Anderson教授表示,"这是我职业生涯中罕见的案例——我的实验室成员用一篇论文彻底改变了整个领域的研究方向。"

远古往事

发表于《自然-通讯》的论文揭示,人类寄生虫埃及血吸虫确实携带部分牛寄生虫基因,但这类杂交发生在数百代之前,既非新近出现也不频繁。

"这类似于现代人类基因组中残留的少量尼安德特人DNA,源自数万年前的基因交流,"德州生物医学研究所科学家Roy Neal Platt II博士解释,"残留在人类寄生虫中的牛寄生虫基因可能为血吸虫提供了某些适应性优势,具体机制尚待研究。"

大陆分界线

 

研究还发现意外分化:北非人类寄生虫样本含有牛基因,而南部非洲样本则没有。

"若以赤道为界,存在明确分界线,"Platt博士指出。

非洲大陆为何存在两个互不交融的人类寄生虫种群尚不清楚。可能源于南北非不同螺类宿主的差异。血吸虫需先在螺体内发育,再通过淡水感染人类,最终在血管中发育为成虫。解析螺类宿主的差异或有助于发现新的防治策略。

被忽视的热带病

血吸虫病是全球热带和亚热带地区常见的被忽视热带病。人们通过接触含寄生虫幼虫的淡水(如洗涤、游泳、捕鱼)而感染。

寄生虫在人体内发育为产卵成虫,引发疼痛和出血。儿童感染会导致贫血、学习障碍和发育迟缓。慢性感染可能引发血尿、肾衰竭、膀胱癌甚至死亡。虽吡喹酮疗效显著,但约30%患者治疗后仍持续感染。

 

"我们希望这项研究能为有限医疗和教育资源的精准投放提供依据,助力终结这一广泛传播的疾病,"Anderson博士表示。

全球协作

研究团队通过对非洲18国160份寄生虫样本进行全基因组测序(而非单个基因),评估超过3400万个单核苷酸变异,最终厘清物种间遗传关系。该项目需要"数十年计算时长",借助德州生物医学研究所高性能计算中心在数周内完成。

在测序启动前,团队耗费巨力收集遍及非洲的人畜寄生虫样本。前博士后Egie Enabulele博士曾赴尼日利亚采集人畜样本,其他样本由包括伦敦自然历史博物馆在内的机构提供——有些仅是纸张上微小的干燥幼虫斑点。Anderson实验室成员进行了大量样本制备和DNA提取工作。

"虽然计算机分析和图表生成看似轻松,但前期田野调查和实验室工作至关重要,"Platt博士强调,"没有全球协作,这项研究根本不可能完成。"