家畜細菌與它們殺死的家畜一樣古老

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那時的動物更加野性。角更長,脾氣更暴躁。當人類在 1 萬年前控制了它們的畜群時,這些野物一直都是自由的。透過精心的培育和飼養,近東地區的第一批牧民將這些野獸塑造成了更加溫順的版本。隨著時間的推移,野山羊變成了山羊,原牛變成了牛。但發生變化的不僅僅是野獸。在它們肺部的深處,人類肉眼看不見的地方,一種野生的細菌變成了家畜疾病。

認識一下支原體。這種細菌在家畜歷史上留下了漫長而血腥的足跡。19 世紀,毒性極強的支原體菌株在世界各地肆虐,殺死了數百萬只山羊和牛。但牛支原體的根源更深。在他們的論文中,安妮·費舍爾和她的同事表明,整個牛支原體叢集出現在 1 萬年前。牛支原體與它殺死的家畜一樣古老。

嚴重的支原體感染始於咳嗽,然後是呻吟、咕嚕聲和更多的咳嗽。呼吸變得困難和痛苦。最終,牛或山羊變得無精打采,在疾病的晚期,完全停止移動。它只是站在那裡,鼻子和嘴裡流出粘液和唾液,直到死亡。如果不加以治療,最致命的支原體菌株可以在幾天內屠殺畜群。


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牛支原體透過每次咳嗽和呼吸釋放的飛沫傳播。山羊或牛必須與患病動物的飛沫直接接觸才能感染這種疾病。這種情況並不像聽起來那麼罕見。只需在一輛擁擠的卡車、畜棚或圍欄中有一隻受感染的動物,就足以感染整個畜群。在南非山羊發生重大疫情後,獸醫外科醫生鄧肯·哈欽回憶說,疾病傳播和動物死亡的速度非常驚人:

1881 年 3 月 4 日,主要羊群開始出現肺部疾病的跡象,疾病迅速蔓延。在接下來的 14 天裡,大約有 700 只山羊死亡。起初我不確定這種疾病是否會傳染。我不知道有任何疾病會導致如此多的山羊如此迅速地死亡。

19 世紀的哈欽所生活的時代,就牛支原體而言,是一個黃金時代。牲畜貿易變得全球化,而疫苗接種計劃仍處於起步階段。一個國家可能被一隻動物感染。在哈欽描述山羊疫情的 50 年前,他所在國家的一些牛被一頭從荷蘭進口的弗里斯蘭公牛感染。這種疾病很快席捲南非,沿途殺死了 10 萬頭牛和役牛。

公平地說,並非每種牛支原體菌株都是殺手,也並非每次感染都會導致死亡。支原體家族很大,大多數菌株都不像牛支原體牛亞種(針對牛)和山羊支原體山羊肺炎亞種(針對山羊)那樣致命,這兩種菌株會導致上述傳染性肺炎。

在過去的幾年裡,科學家們已經意識到牛支原體家族的範圍超出了其最臭名昭著的兩個成員,但到目前為止,尚未理清不同菌株之間的所有關係。為了弄清楚誰與誰有關聯,安妮·費舍爾和她的同事從世界各地收集了 118 種不同的菌株,並對其中 7 個基因進行了測序。該系列包含來自所有時間和地點的細菌,包括 1931 年從非洲牛身上分離出的菌株、落基山山羊和卡達的盤羊

費舍爾的團隊使用菌株之間的遺傳差異作為衡量它們親緣關係的指標,重建了整個牛支原體家族樹。從這棵樹中,該團隊得出結論,所有牛支原體的鼻祖都生活在 1 萬年前左右——大約在牧民在近東地區馴養牛、山羊和綿羊的同一時期。很容易理解,與野生畜群相比,肺部疾病在密集的人工控制畜群中會更容易傳播。動物被聚集在圍欄、畜棚和飲水槽周圍,如果畜群是混合的,它們就會接觸到以前從未遇到過的細菌和病毒。

沒有細菌家族是憑空產生的,即使像牛支原體這樣的肺部疾病也不是,那麼它的祖先是誰呢?正如我在引言中提出的那樣,它是否真的是一種野生細菌,潛伏在人類放牧的第一批野生野獸的肺部中?費舍爾和她的同事可能已經找到了一個指向這個方向的線索。在他們廣泛的細菌收集品中,他們在幾隻野生山羊中發現了一種支原體叢集的未知親屬。這個新物種是從動物園的阿爾卑斯山羊和野生落基山山羊中分離出來的。研究人員已經在對其基因組進行測序並表徵其生化特徵,以瞭解它蘊藏著關於牛支原體祖先的哪些秘密。

利奇支原體支原體家族的一員,它會引起牛關節和乳房的炎症,而不是肺炎,它還有另一個有趣的故事要講。大多數菌株形成了不同的遺傳種群。但利奇支原體卻並非如此。研究人員發現,這種細菌是雜交起源的。它近三分之一的基因來自引起牛傳染性肺炎的支原體,而其餘三分之二的基因來自山羊特有的菌株。由於沒有宿主,支原體就無法生存,因此雜交一定發生在單個動物體內。混合畜群中的動物最有可能感染多種菌株。它們是作者所說的“雜交爐”,在其共同感染的體內烘烤出新的牛支原體變種。

雖然牛支原體作為一個家族可能與家畜本身一樣古老,但兩種最具傳染性和致命性的菌株卻要年輕得多。分別引起牛和山羊傳染性肺炎的菌株的共同祖先分別生活在 91 至 414 年前和 56 至 490 年前。令我驚訝的是,作者在他們的論文中很少提及這一點,我想知道在最近幾個世紀裡,是什麼促成了這些高毒性細菌的起源和生存。畜牧業造就了牛支原體——但又是什麼讓它變成了殺手呢?


圖片

原牛,作者:Marcus Sümnick

納瓦霍族婦女掃描圖,作者:koiart71

支原體家族樹,來源:參考文獻。

參考文獻:

Fischer A, Shapiro B, Muriuki C, Heller M, Schnee C, Bongcam-Rudloff E, Vilei EM, Frey J, & Jores J (2012). The Origin of the 'Mycoplasma mycoides Cluster' Coincides with Domestication of Ruminants. PloS one, 7 (4) PMID: 22558362

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