血吸虫的性生活;基因组的复杂混合

潜在的人畜共患病血吸虫病传播可能对血吸虫病的控制产生重大影响。2014年,在田园诗般的地中海岛屿法国科西嘉岛爆发了泌尿生殖道血吸虫病。研究人员能够捕获这些科西嘉杂交血吸虫,并在实验室进行繁殖(佩皮尼昂大学),为这些杂交形式的首次全基因组研究提供了独特的材料。

2009年第一分子数据证实了过去观察到的人牛血吸虫杂交的发生,大量儿童感染这些寄生虫。由于潜在人畜共患病血吸虫病在非洲的传播风险。这些杂交种的潜在影响随着泌尿生殖系统血吸虫病在田园诗区爆发而变得明显地中海科西嘉岛,2014年,法国.令人惊讶的是,科西嘉杂交血吸虫能够在实验室(佩皮尼昂大学)捕获和繁殖,提供第一次全基因组研究的独特材料进入这些混合形式。

1a:扫描电子图像的一对血吸虫(种)鼻血吸虫),突显成年雄虫与雌虫的性别差异。正是这个性阶段使得不同物种之间能够相互作用。
1b:塞内加尔一只山羊的解剖。成虫在肠周围的血管中清晰可见。大卫·罗林森(NHM)图片。

血吸虫病
血吸虫病是继疟疾之后最常见的寄生虫病和最致命的被忽视的热带病(NTD),给许多贫穷的农村社区带来负担和不必要的痛苦(2亿人感染,7亿人有危险)在74个热带和亚热带发展中国家。这是一种由水传播的疾病,与贫穷、卫生条件差和缺乏安全供水有关。血吸虫病也是动物的一种主要疾病,影响着世界各地的大量家畜,但其兽医和经济影响在很大程度上尚不清楚,动物很少得到治疗。

血吸虫病是一种由吸虫(称为血吸虫或血吸虫)感染引起的慢性衰弱性疾病血吸虫物种)具有复杂的双宿主生命周期,包括特定淡水蜗牛的无性期和其首选哺乳动物宿主血管中的有性期。

非洲血吸虫病生命周期

血吸虫是多种寄生虫,有许多种。它们在世界不同地区传播,其分布在很大程度上取决于其特定蜗牛宿主的存在。在亚洲,血吸虫病被认为是人畜共患病,这大大阻碍了控制工作,并强调了采取有效措施的必要性一个健康的方法现在,这种情况可能会在非洲通过物种间杂交而演变。

血吸虫物种树,显示不同的血吸虫物种,发现它们的地方和它们的首选哺乳动物宿主。改编自https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3162923/

血吸虫交配实验
血吸虫在寄生虫世界中是不寻常的,事实上它们是雌雄异株的(有不同的性别)。成年血吸虫的性阶段使雄性和雌性相互作用。最初血吸虫被认为有一种非常浪漫的生活方式,一夫一妻制,终生保持伴侣关系。雄性血吸虫在这一过程中占据主导地位,选择并将更苗条的雌性保持在它们复杂的妇腺管内。然而,我们现在知道,雄性会滥交,会更换伴侣,会抢走不止一个雌性,还会从其他雄性那里偷取雌性,不同物种之间的竞争更加激烈。

早在20世纪70年代到2000年初,许多不同种类的雄性和雌性血吸虫的实验室交配实验都成功进行了。这些实验是为了调查混合物种相互作用的结果,以加强我们对这些迷人寄生虫的生物学理解,并了解这些物种在自然环境中的动态。一些物种能够配对(回顾)这里)但能否成功繁育后代取决于所涉及的物种。很明显,只有在相关物种在进化史上密切相关的情况下,才能产生可存活的后代(杂种)。某些物种组合非常成功,产生了多代成功的杂交,表明如果有机会,血吸虫之间的杂交很容易发生。

血吸虫交配实验在实验室进行的示意图

天然杂交血吸虫
在自然环境中,由于血吸虫的地理分布和/或哺乳动物宿主群的限制,血吸虫种无法进行杂交。这些屏障阻止成年血吸虫在同一个哺乳动物宿主内相遇和交配。然而,现在对血吸虫种群的分子分析表明,血吸虫杂交确实发生,而且可能比我们之前认为的更为普遍。一个特别令人担忧的杂交事件是在西非观察到的,在那里人类血吸虫之间的杂交埃及血吸虫还有牛的血吸虫牛链球菌库拉索斯在当地人身上很容易找到吗.就人类控制而言,这表明可能存在人畜共患血吸虫传播和人类感染动物宿主的风险。然而,有几个问题仍然没有得到解答,包括

  • 每个物种的成虫在哪里相遇?
  • 这种杂交是一直都在发生还是一种新现象?
  • 我们有真正的人畜共患传染病吗?
  • 对人类或动物健康有什么影响?
在塞内加尔,人类和动物共享同一血吸虫病传播点(照片:Tine Huyse,比利时非洲博物馆),2007年进行了实地调查,在屠宰的牲畜中寻找血吸虫。

科西嘉岛血吸虫病暴发与基因组分析
进一步注意到了两种基因之间的杂交埃及血吸虫牛链球菌2014年,游客在法国科西嘉岛风景如画的天然泳池游泳时意外感染了泌尿生殖道血吸虫病。由于蜗牛的存在,传输得以实现布利努斯truncatus它是非洲血吸虫病的蜗牛宿主,在地中海和非洲流行寄生虫被引入科西嘉岛和西非之间的定期移民。

天然游泳池在科西嘉和收集B.特朗普大学卡夫河的蜗牛(图片来自佩皮尼昂大学Jerome Boissier)。

对从受感染游客身上分离到的血吸虫卵进行分子分析,发现血吸虫为混合型埃及血吸虫埃及血吸虫- - - - - -牛链球菌幸运的是,这些杂交血吸虫被分离出来,并在实验室成功繁殖,为探索这种杂交系统提供了宝贵的材料。朱利安·金凯德·史密斯朱利安是佩皮尼昂大学的一名博士生,他的研究集中在科西嘉杂交血吸虫身上。他进行了第一次全基因组规模分析,并提供了这些杂交种的形态学和表型特征。近期论文突出了埃及血吸虫在这个杂交过程中,我们发现这些杂种不是第一代杂种。数据显示亲本基因组的复杂混合物(76.9%埃及血吸虫及23.1%牛链球菌)可能是许多杂交和回交事件的结果。

科西嘉杂交基因组的混合百分比突出了S.haematobium型DNA的优势。

这项新的基因组分析为进一步研究非洲的自然杂交种群提供了重要的垫脚石,旨在回答一些长期存在的重要问题。如果杂交种群的渗入水平是同质的,那么我们可以得出结论,杂交是罕见的,可能是一个历史事件。然而,如果渗透水平差异很大,杂交种形成不同的群体,那么我们就有证据表明血吸虫正在进行和动态渗透,在非洲造成人畜共患病血吸虫病的真正风险。

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