亚洲起源假说新证:全基因组解析揭示土拉弗朗西斯菌亚种holarctica的进化起源与全球传播路径

【字体: 时间:2025年06月25日 来源:Journal of Infection and Public Health 4.7

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  针对土拉弗朗西斯菌亚种holarctica起源争议,研究人员通过395株全基因组测序(WGS)构建系统发育树,结合BactDating时间校准和canSNP分析,首次提出该亚种可能起源于亚洲/中国,B.16分支较其他分支早分化约1002年,为全球疫情监测提供了进化框架。

  

土拉菌病(Tularaemia)是由土拉弗朗西斯菌(Francisella tularensis)引起的人畜共患病,其亚种holarctica在北极圈广泛分布,但起源争议持续数十年——早期假说认为源于北美或斯堪的纳维亚,而亚洲样本的缺乏导致关键证据缺失。更棘手的是,这种被列为生物威胁病原体的细菌具有极端传染性,厘清其进化史对全球公共卫生防御至关重要。

中国的研究团队在《Journal of Infection and Public Health》发表的研究,通过整合中国本土菌株与全球数据库的395个全基因组序列(WGS),运用最大似然法构建系统发育树,结合BactDating时间校准和canSNPer分型技术,揭示了颠覆性结论:亚洲/中国可能是holarctica亚种的"摇篮"。

关键技术方法
研究采用Snippy v4.6.0从WGS中识别8,526个核心基因组SNP,经Gubbins过滤重组区域后,用FastTree 2.1.10构建最大似然树。BactDating 1.0.2基于严格分子钟模型估算分化时间,中国10株菌株通过15个canSNP标记分型,新型B.316分支通过SCHU S4参考基因组864194位点SNP验证。

Estimation of ancestral dates on phylogenetic trees
时间校准系统发育树显示:四大分支最近共同祖先(MRCA)可追溯至公元前2276年,而B.16分支在公元291年即已分化,较姐妹分支B.4/B.6/B.12早约1002年。中国菌株T01与土耳其PHIT-FT049共享385个SNP,形成独立于日韩菌株(含732个SNP)的进化支。

Phylogeny within the Most Basic B.16 Clade
B.16内部分化出含254个特异性SNP的B.217分支(中国T01与土耳其株)和含375个SNP的B.218分支(日韩株)。中国菌株410108/109/111被划归新发现的终端分支B.316,澳大利亚株FT7也归属B.217分支。

Geographical Distribution of B.4, B.6, B.12, and B.16
全球分布图谱揭示:B.16仅见于亚洲及土耳其、澳大利亚;B.12遍布欧亚16国却缺席北美;中国是唯一同时存在四大分支的国家。俄罗斯境内B.4/B.6/B.12共存现象暗示欧亚大陆可能为次级分化中心。

Global Distribution of Four Terminal Subclades Assigned to China
源自中国的B.11分支(对应法国FTNF002-00)广泛分布于西欧,而B.20分支集中于北欧。B.4呈现双向扩散——西进北欧、东抵北美,印证"亚洲→欧亚→欧洲/北美"的传播假说。

这项研究通过时空进化分析重构了holarctica亚种的"生命史":约4300年前起源于亚洲/中国,B.16分支作为"活化石"留存至今,而B.2分支(含B.4/B.6/B.12)约公元1293年才开始全球征服。中国西藏、新疆四大分支共存的独特现象,以及土耳其-俄罗斯-保加利亚"三角地带"的高多样性,为理解病原体跨大陆传播提供了双重地理坐标。值得注意的是,近期澳大利亚B.16菌株的发现暗示南半球可能存在未知进化谱系,这将推动未来监测网络的扩展。该成果不仅终结了长达20年的起源之争,更为精准溯源疫情爆发提供了分子路标——例如B.316分支SNP可作为中国特有流行株的遗传标记。

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