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儘管人類與黑猩猩共享大部分基因以及許多類似的疾病,但根據新的基因研究,這些近親不太可能是人類瘧疾的威脅的罪魁禍首。
瘧疾每年在全球範圍內奪走約一百萬人的生命,並使另外 3.5 億至 5 億人患病。近年來,這種疾病的起源,其最常見和最致命的形式來自由按蚊傳播的原始寄生蟲惡性瘧原蟲,已被縮小到黑猩猩。
但在對來自非洲中部主要野生黑猩猩(Pan troglodytes)、倭黑猩猩(Pan paniscus)、東部大猩猩(Gorilla beringei)和西部大猩猩(Gorilla gorilla)的 2,500 多個靈長類動物糞便樣本進行新的分子分析之後,一組研究人員得出結論,現代人類惡性瘧原蟲在其西部大猩猩中發現的變種中具有最密切的相關性,而不是黑猩猩。
“當我們第一次看到它時,感到很驚訝,”阿拉巴馬大學伯明翰分校的醫學和微生物學教授,以及線上發表在 9 月 22 日《自然》雜誌上的新論文的合著者 Beatrice Hahn 說。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)
儘管這些發現與斯坦福大學人類生物學訪問教授 Nathan Wolfe 合著的2009 年發表在《美國國家科學院院刊》上的報告相矛盾,但他對結果感到興奮。* “很高興擁有更高的解析度,”他說。他的團隊沒有將大猩猩作為可能的起源點進行研究,他指出,這項新工作“有助於推動該領域向前發展。”
一口叮咬
新的研究提出,人類惡性瘧原蟲瘧疾寄生蟲變種是從單次跨物種傳播事件中出現的。
Hahn 說,這種單次叮咬理論“表明從猿到人之間存在障礙”。她解釋說,由於在許多地方人類和靈長類動物生活得非常接近,更容易跨越的障礙可能會導致多次出現新的人類感染。
但這些發現並未排除危害較小的靈長類動物瘧原蟲變種不時進入人類血液的可能性。“是否有我們沒有認識到的較低水平的傳播正在發生?”Hahn 問道。她認為,其中許多感染可能因為不感染其他人類而避免被發現。Wolfe 指出,使用標準的臨床診斷方法(其中大多數方法基於實驗室玻片分析),“您將無法識別”大型猿類瘧疾變種。他說,大多數瘧原蟲物種在顯微鏡下“看起來非常相似”,並指出科學研究通常依賴於基因分析,基因分析提供了更高水平的物種特異性細節。
新的負擔
Wolfe 說,近年來關於瘧疾起源的最大爭論之一是,寄生蟲是在人類群體中出現的,然後傳播到大型猿類,還是已經在人類和大型猿類譜系中存在了數百萬年。他說,這篇新論文“鞏固了人類瘧疾的大型猿類起源”。但這給人類瘧疾起源的時間線帶來了麻煩。
“我們真的不知道瘧原蟲寄生蟲進化有多快或多慢,”Hahn 指出。此前對黑猩猩瘧疾寄生蟲賴興諾瘧原蟲的分析表明,人類變種惡性瘧原蟲可能在大約 700 萬至 500 萬年前分離出來。她說,新的發現表明,人類變種可能在不到 30 萬年前(甚至可能在最近的 5,000 年前)出現。
人類瘧疾的景觀也可能是其年齡的線索。“儘管人類瘧疾如此之多,但人類瘧疾寄生蟲的多樣性卻非常有限,”Wolfe 說。他認為,隨著人類人口的爆炸性增長,機會主義寄生蟲“與我們一起擴張”。黑猩猩和大猩猩中瘧疾物種多樣性的情況看起來非常不同。“黑猩猩和大猩猩中的這些寄生蟲之間存在著混亂的關係,”他說。新的分析發現,在野生黑猩猩和西部大猩猩種群中,至少有 9 種密切相關的瘧原蟲物種。他指出,這種模式類似於研究人員正在揭示的關於各種型別 HIV 的情況,HIV 現在被認為起源於黑猩猩和大猩猩。
糞便中的多樣性
Hahn 和她的一些合著者是瘧疾領域的新手。她在研究了猿猴免疫缺陷病毒 (SIV)(與 HIV 密切相關的靈長類動物版本)後開始從事這項工作。她的研究表明,與流行的假設相反,SIV 正在增加許多黑猩猩的死亡率,因此她和一組研究人員開始尋找可能增加這些受感染靈長類動物死亡風險的任何合併症。瘧疾雖然在其他靈長類動物中顯然致病性較低,但似乎是一個明顯的選擇。
一旦她和她的團隊得知一項研究表明可以從動物糞便中分離和基因分析瘧疾寄生蟲,“我們就知道我們成功了,”Hahn 說。
該小組儲存著成架的冷凍靈長類動物糞便,準備繼續研究間日瘧原蟲的起源,間日瘧原蟲是另一種人類瘧疾寄生蟲,除了非洲外,還在拉丁美洲和亞洲發現。
新的基因研究將有助於縮小參與瘧疾傳播的基因範圍,並允許研究人員比較和對比人類和猿類的基因。Hahn 指出,簡單的病理學趨勢也很重要,例如猿類嬰兒是否也更容易感染瘧疾,以及寄生蟲是否像在人類中一樣引起妊娠併發症。
然而,根除瘧疾這一長期追求的目標可能會對寄生蟲的進化產生意想不到的影響。Hahn 指出,如果目前大多數形式的人類瘧疾寄生蟲被消除,“我們可能會為其他寄生蟲的入侵開啟一個生態位”。她說,這種型別的出現“可能會對公眾健康產生重大影響”。已知靈長類動物寄生蟲物種不斷增加的清單可能意味著未來感染的可能性比我們之前意識到的要大。“現有自然宿主的多樣性使得寄生蟲跳入人類的可能性”更大,Wolfe 說。
但是,僅僅知道野生物種的數量和名稱不太可能阻止未來的流行病。賓夕法尼亞州立大學傳染病動力學中心生物學家 Edward Holmes 在《自然》雜誌的同一期發表的一篇文章中寫道:“認為描述自然界中存在的東西可以準確地預測疾病的出現,這可能過於簡單化了。”他指出,預測性不足很大程度上是因為“成功出現還取決於病原體遺傳學和流行病學方面”。
儘管如此,Hahn 指出,“重要的是要了解這些微生物如何不斷探索以潛在地定殖新的宿主。”她說,就像任何其他物種一樣,“它們想要生存。”
*更正(2010 年 9 月 24 日):此句子在釋出後經過編輯。原文稱 Nathan Wolfe 的職稱是流行病學教授。