放弃性生活帮助寄生虫感染了许多新的宿主
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有些寄生虫不仅会感染人类,它们还会学习如何感染几乎任何生物。澳大利亚科学家的一项新研究表明,一种常见的腹泻寄生虫能够将其感染范围扩展到不同物种,即使这种适应能力会带来长期的代价。

在沃尔特和伊丽莎·霍尔医学研究所的研究人员领导的一项研究中,该团队研究了引起全球贾第虫病的十二指肠贾第鞭毛虫。

专家发现,无性繁殖的寄生虫谱系比与其亲缘关系密切的有性繁殖谱系能够感染更广泛的动物。这种能力使寄生虫在短期内获得优势,有助于其在人类、宠物、牲畜和野生动物之间传播。

但是,如果没有有性繁殖,有害的突变就会积累,慢慢地将谱系推向崩溃——这种权衡或许可以解释人畜共患寄生虫是如何出现的,以及耐药性是如何产生的。

当寄生虫跨越物种时

这个核心观点很简单,但也有点令人不安。如果一种寄生虫能够跨越一种宿主物种传播,公共卫生问题就会迅速变得更加复杂。

突然间,你不仅要追踪人类的感染情况,还要考虑宠物、牲畜、野生动物、水源以及这些领域之间的交集。

研究负责人亚伦·杰克斯认为,这既是一个生物学问题,也是一个监控问题。

他说:“通过确定这种转变背后的基因模式,我们可以更好地预测未来感染可能发生在哪里以及如何发生,并设计更智能的监测来阻止它们。”

该研究认为,了解宿主转换背后的遗传学可以帮助卫生系统预测人畜共患病的溢出,而不是在新毒株已经广泛传播后才做出反应。

一种注定持久存在的寄生虫

对许多人来说,贾第虫病不仅仅是短暂的肠胃不适。这种寄生虫会干扰小肠对营养物质的吸收,从而导致持续腹泻,久而久之还会造成营养不良和生长发育迟缓。

这种负担往往最沉重地落在儿童身上,尤其是在资源匮乏的环境中。

这种寄生虫还具有极强的持久性。它的包囊可以在水和环境中存活,这使得疫情得以迅速蔓延,难以彻底根除。即使急性疫情过去,再次感染的条件仍然存在。

据估计,贾第虫病每年在澳大利亚造成多达 60 万例病例,在全球造成超过 2.8 亿例病例。

报告还强调了澳大利亚贫困社区和偏远原住民社区的儿童受到的不成比例的影响。

当寄生虫停止繁殖时

这项新研究的核心在于一个进化论的转折。对于寄生虫来说,有性繁殖不仅仅是为了制造更多的寄生虫。

这也是一种基因重组的方式,有助于自然选择淘汰有害突变,传播有益突变。

研究团队发现,贾第鞭毛虫的一个无性繁殖谱系似乎获得了短期优势:它变得更加广泛地感染各种宿主。实际上,这意味着它可以感染更广泛的宿主,包括人类、宠物、家畜和野生动物。

这种宿主转换能力很重要,因为宿主转换是人类出现新感染的关键步骤之一。

能够在多种物种中生存的寄生虫有更多机会遇到人类,有更多地方可以存活,也有更多机会传播。

但研究表明,这种基因捷径是有期限的。如果没有性繁殖,寄生虫就无法交换遗传物质。

随着时间的推移,有害突变不断积累,谱系的生存能力逐渐下降。研究人员表示,即使短期内看起来发展顺利,但从长远来看,该谱系最终会走向灭绝。

适者生存

文中一句最令人难忘的话精辟地概括了这种权衡的逻辑:寄生虫不必完美才能扩张,它只需要足够好,并且存活足够长的时间。

“这不是适者生存,而是‘勉强算得上’的生存,”杰克斯说。“这种短暂的优势让寄生虫能够在基因缺陷显现之前扩散到新的宿主身上。”

这才是令人不安的地方。一个谱系即使处于基因衰退的趋势,只要存在,仍然会对现实世界造成危害。它可以在人群中传播,引发疫情,并为进一步进化创造条件,即便其长期前景黯淡。

研究人员认为,这种模式可能并非贾第鞭毛虫所独有。他们相信,类似的无性繁殖“广谱”途径也可能存在于其他人畜共患寄生虫中。

抵抗的漏洞

该研究还将同样的进化动态与耐药性联系起来。耐药突变可以帮助寄生虫在治疗中存活下来,但通常会带来一些权衡,使生物体在其他方面变得虚弱。

在有性繁殖群体中,一旦药物压力减轻,那些较弱的突变体往往会被淘汰,因为重组和竞争可以将群体推回更强大的形式。

在无性繁殖的谱系中,情况可能有所不同。如果自然选择效率降低,通常会被淘汰的突变体可能会存活足够长的时间并扩散开来。

“我们的研究结果表明,当性行为停止时,自然选择就会变得效率低下,”杰克斯说。“这种效率低下可能导致耐药性寄生虫得以存活和传播。”

这意味着无性繁殖并不会自动产生抵抗力,而是可能会扩大抵抗力得以生存、传播和建立自身的窗口期。

重新思考寄生虫监测

贯穿这部作品的一个关键信息是,寄生虫的“性”不仅仅是教科书上的一个细节。它决定了寄生虫适应环境的速度、它如何跨越宿主以及它如何对药物治疗等干预措施做出反应。

如果短期收益可以促使宿主转换,而同样的宽松选择可以帮助耐药菌株存活下来,那么监测就需要超越病例数量。

它需要追踪基因模式以及连接动物、人类和环境的生态路径。

该团队计划深入研究,能够实现宿主转换的相同基因捷径是否也能帮助耐药菌株持续存在,以及这些知识如何能够指导治疗策略和监测系统。

更广泛的目标是及早发现风险,以免溢出效应和阻力根深蒂固,难以逆转。

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