利用鸟类血液样本追踪疟疾的生态

  疟疾是人类历史上最致命的病原体。地球上将近一半的人有患上引起该病的寄生虫感染该疾病的危险。但是人类并不是唯一能够获得这些寄生虫的人-在其他动物(包括鸟类)中发现了不同的形式。通过研究这些菌株的DNA,科学家可以更好地了解疟疾寄生虫的生活方式,这可能为如何停止该疾病提供线索。在PNAS上的一篇新论文中,研究人员分析了来自安第斯山脉的1000多种鸟类的血液样本,这些鸟类正在寻找疟疾。他们发现,当地存在的疟疾菌株并不总是与居住在该地区的鸟类类型保持一致。

利用鸟类血液样本追踪疟疾的生态

  “传统上,我们认为宿主与寄生虫之间存在一对一的关系,寄生虫之间的进化关系将反映宿主的进化关系。” 芝加哥大学和菲尔德博物馆的学生,也是该研究的合著者之一。“我们发现鸟类和疟疾在很大程度上是不正确的。”

  “这项研究为人们提供了一个机会,'一个疟疾寄生虫社区实际上看起来像什么?'”菲尔德博物馆的鸟类策展人,该论文的合著者约翰·贝茨说,约翰·贝茨是该论文的作者。大学的萨布丽娜·麦克纽(Sabrina McNew)和新墨西哥大学的克里斯托弗·威特(Christopher Witt)。“这涉及改变我们进行野外调查以收集相关数据的方式。这项研究试图弄清寄生虫与鸟类群落之间的生态和进化关系。我们发现这并不简单。”

  他是对的,这并不简单,但这是背景:疟疾是一种单细胞生物,在其生命周期中以寄生虫的形式生活在多种宿主生物中,包括鸟类和哺乳动物的血液以及蚊子等昆虫的内脏。当人类感染疟疾时,它可以杀死我们,但其他动物,包括大多数鸟类,通常都可以幸免于疟疾感染。。尽管人类无法捕捉禽类疟疾,但更好地了解鸟类中的疟疾可能有助于我们将来治疗或预防人类疟疾。

  为了了解鸟类中的疟疾,研究人员从秘鲁安第斯山脉不同地区的数千只鸟类中采集了血液样本。然后将这些血液样本运回芝加哥的菲尔德博物馆,并在博物馆的普利兹克DNA实验室进行了基因测序。

  然后,研究人员比较了来自不同鸟类以及血液中存在的不同疟疾寄生虫的DNA。“据推测,疟疾毒株与鸟类种类一样多,约有10,000种,” Skeen解释说。

  为了更好地了解鸟类及其疟疾病原体之间的生态和进化关系,研究小组对秘鲁安第斯山脉的18个不同生物群落进行了采样,当他们分析存在的鸟类和疟疾的DNA时,他们发现了大约1,350种鸟类,但仅400株疟疾。他们证明社区中鸟类的种类可以很好地预测社区中疟疾的种类,但反之则不然-那些相同的疟疾品系可能在不同的鸟类社区出现。

  相反,研究人员了解到,与社区中鸟类的种类相比,不同地区的天气对存在的疟疾菌株的影响更大。Skeen说:“小气候或非常特定的栖息地的气候似乎是社区中病原体流行的主要驱动力。” “降雨是社区更新的最重要指标之一,我认为这是因为传播这些寄生虫的昆虫比鸟类受降雨变化的影响更大。” 例如,额外的雨水可能会形成死水坑,蚊子将卵产在其中,这些蚊子有助于在整个鸟类群落中传播疟疾。

  研究人员与斯肯(Skeen),贝茨(Bates),麦克纽(McNew)和威特(Witt)一起,包括来自菲尔德博物馆的Shannon Hackett和Shane DuBay,分析了他们发现的群落模式,并绘制了鸟类和寄生虫的生物多样性。这些分析可以帮助试图保护安第斯山脉内极端生物多样性地区的科学家,并使生物学家更好地了解疟疾毒株如何进化和改变。

  “这是另一个可能需要研究的人的整个研究领域。要做的事情很多,确实有很多人花了他们的研究生生涯从蚊子中拔出唾液腺并将它们压在显微镜载玻片上,以便能够接触到。蚊唾液腺中的疟疾。”贝茨说。“它突出了我们已经走了多远,我们还必须走多远。”

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