感染人类的血吸虫并未如此前认为的那样与感染牛的血吸虫发生杂交繁殖。这对控制血吸虫病是个好消息——该疾病由血吸虫引发,全球感染人数超过两亿。
十余年来,证据表明感染人类和牛的血吸虫物种——埃及血吸虫(Schistosoma haematobium)和牛血吸虫(Schistosoma bovis)——频繁进行基因交换,这一过程称为杂交。这引发了血吸虫病防治工作者的担忧,因为杂交会显著扩大感染风险。
但德克萨斯生物医学研究所(Texas Biomed)进行的详细遗传分析表明,在此案例中,动物病原体不太可能向人类扩散。
"已有100多篇论文讨论这些不同物种间的广泛杂交,"德克萨斯生物医学研究所教授Tim Anderson博士表示,"这是我职业生涯中罕见的案例:实验室成员发表的一篇论文彻底改变了整个领域的研究方向。"
远古溯源
发表于《自然·通讯》(Nature Communications)的论文揭示,人类寄生虫埃及血吸虫确实含有部分牛寄生虫基因——但这类杂交发生在数百代之前,既非新近出现也非频繁发生。
"这类似于人类体内含有数万年前杂交遗留的少量尼安德特人DNA,"德克萨斯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适应性优势,但具体机制尚不明确。"
大陆分界
研究者还发现意外分化:来自北非的人类寄生虫样本含有牛源基因,而南非样本则不存在。
"若以赤道为界,存在明确的地理分异,"Platt博士指出。
非洲两大人类寄生虫种群互不混合的原因尚未明确。可能与南北非地区螺类宿主的差异有关。血吸虫具有复杂生命周期:先在螺体内部分发育,后释放至淡水,最终穿透人体皮肤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控策略。
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。人类在受寄生虫幼虫污染的淡水水域进行日常活动(洗涤、游泳、捕鱼)时易受感染。
寄生虫在人体内发育为产卵成虫,引发疼痛与出血。儿童感染可导致贫血、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。虽吡喹酮药物治疗有效,但高达30%的患者治疗后仍持续感染。
"我们期待这项研究能为优化有限的医疗和教育资源配置提供依据,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个国家160份寄生虫样本进行全基因组测序(而非单一基因分析),取得上述发现。他们评估了超过3400万个单核苷酸变异以确定物种间遗传关系。该项目需"数十年计算时长",最终在德克萨斯生物医学研究所高性能计算中心数周内完成。
首轮测序前,团队历经大规模样本采集工作,收集遍布非洲的人畜寄生虫样本。前博士后科学家Egie Enabulele博士曾赴尼日利亚采集人畜样本。其他样本由博物馆提供,包括伦敦自然历史博物馆保存的纸质载玻片上的干燥幼虫微斑。Anderson实验室成员进行了大量样本制备与DNA提取工作以满足测序需求。
"计算机前分析数据呈现精美图表看似轻松,但背后是巨量的野外工作和实验室付出,"Platt博士强调,"没有全球协作,这项研究不可能实现。"