人类疟疾寄生虫起源于大猩猩,而非黑猩猩

科学家此前曾怀疑,最常见的人类疟疾寄生虫是在数百万年前从黑猩猩变种分离出来的。但对灵长类动物粪便进行的新基因分析表明,更近期的跨物种传播事件来自大猩猩


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尽管人类与黑猩猩共享大部分基因以及许多类似的疾病,但根据新的基因研究,这些近亲不太可能是人类疟疾的威胁的罪魁祸首。

疟疾每年在全球范围内夺走约一百万人的生命,并使另外 3.5 亿至 5 亿人患病。近年来,这种疾病的起源,其最常见和最致命的形式来自由按蚊传播的原始寄生虫恶性疟原虫,已被缩小到黑猩猩。

但在对来自非洲中部主要野生黑猩猩(Pan troglodytes)、倭黑猩猩(Pan paniscus)、东部大猩猩(Gorilla beringei)和西部大猩猩(Gorilla gorilla)的 2,500 多个灵长类动物粪便样本进行新的分子分析之后,一组研究人员得出结论,现代人类恶性疟原虫在其西部大猩猩中发现的变种中具有最密切的相关性,而不是黑猩猩。

“当我们第一次看到它时,感到很惊讶,”阿拉巴马大学伯明翰分校的医学和微生物学教授,以及在线发表在 9 月 22 日《自然》杂志上的新论文的合著者 Beatrice Hahn 说。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)

尽管这些发现与斯坦福大学人类生物学访问教授 Nathan Wolfe 合着的2009 年发表在《美国国家科学院院刊》上的报告相矛盾,但他对结果感到兴奋。* “很高兴拥有更高的分辨率,”他说。他的团队没有将大猩猩作为可能的起源点进行研究,他指出,这项新工作“有助于推动该领域向前发展。”

一口叮咬
新的研究提出,人类恶性疟原虫疟疾寄生虫变种是从单次跨物种传播事件中出现的。

Hahn 说,这种单次叮咬理论“表明从猿到人之间存在障碍”。她解释说,由于在许多地方人类和灵长类动物生活得非常接近,更容易跨越的障碍可能会导致多次出现新的人类感染。

但这些发现并未排除危害较小的灵长类动物疟原虫变种不时进入人类血液的可能性。“是否有我们没有认识到的较低水平的传播正在发生?”Hahn 问道。她认为,其中许多感染可能因为不感染其他人类而避免被发现。Wolfe 指出,使用标准的临床诊断方法(其中大多数方法基于实验室玻片分析),“您将无法识别”大型猿类疟疾变种。他说,大多数疟原虫物种在显微镜下“看起来非常相似”,并指出科学研究通常依赖于基因分析,基因分析提供了更高水平的物种特异性细节。

新的负担
Wolfe 说,近年来关于疟疾起源的最大争论之一是,寄生虫是在人类群体中出现的,然后传播到大型猿类,还是已经在人类和大型猿类谱系中存在了数百万年。他说,这篇新论文“巩固了人类疟疾的大型猿类起源”。但这给人类疟疾起源的时间线带来了麻烦。

“我们真的不知道疟原虫寄生虫进化有多快或多慢,”Hahn 指出。此前对黑猩猩疟疾寄生虫赖兴诺疟原虫的分析表明,人类变种恶性疟原虫可能在大约 700 万至 500 万年前分离出来。她说,新的发现表明,人类变种可能在不到 30 万年前(甚至可能在最近的 5,000 年前)出现。

人类疟疾的景观也可能是其年龄的线索。“尽管人类疟疾如此之多,但人类疟疾寄生虫的多样性却非常有限,”Wolfe 说。他认为,随着人类人口的爆炸性增长,机会主义寄生虫“与我们一起扩张”。黑猩猩和大猩猩中疟疾物种多样性的情况看起来非常不同。“黑猩猩和大猩猩中的这些寄生虫之间存在着混乱的关系,”他说。新的分析发现,在野生黑猩猩和西部大猩猩种群中,至少有 9 种密切相关的疟原虫物种。他指出,这种模式类似于研究人员正在揭示的关于各种类型 HIV 的情况,HIV 现在被认为起源于黑猩猩和大猩猩。

粪便中的多样性
Hahn 和她的一些合著者是疟疾领域的新手。她在研究了猿猴免疫缺陷病毒 (SIV)(与 HIV 密切相关的灵长类动物版本)后开始从事这项工作。她的研究表明,与流行的假设相反,SIV 正在增加许多黑猩猩的死亡率,因此她和一组研究人员开始寻找可能增加这些受感染灵长类动物死亡风险的任何合并症。疟疾虽然在其他灵长类动物中显然致病性较低,但似乎是一个明显的选择。

一旦她和她的团队得知一项研究表明可以从动物粪便中分离和基因分析疟疾寄生虫,“我们就知道我们成功了,”Hahn 说。

该小组储存着成架的冷冻灵长类动物粪便,准备继续研究间日疟原虫的起源,间日疟原虫是另一种人类疟疾寄生虫,除了非洲外,还在拉丁美洲和亚洲发现。

新的基因研究将有助于缩小参与疟疾传播的基因范围,并允许研究人员比较和对比人类和猿类的基因。Hahn 指出,简单的病理学趋势也很重要,例如猿类婴儿是否也更容易感染疟疾,以及寄生虫是否像在人类中一样引起妊娠并发症。

然而,根除疟疾这一长期追求的目标可能会对寄生虫的进化产生意想不到的影响。Hahn 指出,如果目前大多数形式的人类疟疾寄生虫被消除,“我们可能会为其他寄生虫的入侵打开一个生态位”。她说,这种类型的出现“可能会对公众健康产生重大影响”。已知灵长类动物寄生虫物种不断增加的清单可能意味着未来感染的可能性比我们之前意识到的要大。“现有自然宿主的多样性使得寄生虫跳入人类的可能性”更大,Wolfe 说。

但是,仅仅知道野生物种的数量和名称不太可能阻止未来的流行病。宾夕法尼亚州立大学传染病动力学中心生物学家 Edward Holmes 在《自然》杂志的同一期发表的一篇文章中写道:“认为描述自然界中存在的东西可以准确地预测疾病的出现,这可能过于简单化了。”他指出,预测性不足很大程度上是因为“成功出现还取决于病原体遗传学和流行病学方面”。

尽管如此,Hahn 指出,“重要的是要了解这些微生物如何不断探索以潜在地定殖新的宿主。”她说,就像任何其他物种一样,“它们想要生存。”

*更正(2010 年 9 月 24 日):此句子在发布后经过编辑。原文称 Nathan Wolfe 的职称是流行病学教授。

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