利用基于纳米孔的DNA宏条形码技术,对泰国不同地理区域蝙蝠体内艾美耳球虫(Eimeria coccidian)的分子特征和遗传多样性进行了新的研究

《Current Research in Parasitology & Vector-Borne Diseases》:New insights into molecular characterization and genetic diversity of Eimeria coccidian parasites in bats from diverse geographical regions of Thailand using nanopore-based DNA metabarcoding

【字体: 时间:2025年10月16日 来源:Current Research in Parasitology & Vector-Borne Diseases 3.1

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  蝙蝠肠道寄生虫 genus Eimeria 的进化关系及遗传多样性研究。采用SSU rRNA-PCR结合纳米孔测序技术,对泰国6省12种蝙蝠粪便样本进行分子筛查,发现96份样本中68份(70.8%)携带Eimeria DNA,鉴定出7个宿主物种。通过系统发育分析构建的SSU rRNA基因系统树揭示,泰国蝙蝠来源的Eimeria形成5个遗传群,其中2个新单倍群(H1和H2)与已知鼠类Eimeria存在基因流,支持跨宿主传播假说。多态性网络分析显示,主要遗传群(H1)包含13个单倍型,以H01为核心形成星型网络,提示近期种群扩张。该研究首次揭示泰国蝙蝠Eimeria的分子多样性,为探讨脊椎动物间Eimeria进化关系提供新证据。

  在自然界中,蝙蝠作为一种高度多样化的哺乳动物群体,拥有超过1400个物种,占据了全球哺乳动物多样性的约五分之一。然而,关于蝙蝠肠道寄生虫群的研究却相对较少,尤其在分子层面的探索仍显不足。本研究聚焦于蝙蝠中广泛存在的等孢球虫属(*Eimeria*)寄生虫,这一类寄生虫属于孢子虫纲,是典型的内寄生虫,主要寄生于宿主肠道上皮细胞中。等孢球虫的生命周期为直接型,其所有发育阶段均在单一宿主内完成,之后通过粪便释放环境抵抗力强的卵囊,从而实现粪-口传播。尽管等孢球虫在其他宿主中(如啮齿类动物)表现出显著的多样性,但目前仅描述了约40种蝙蝠寄生的等孢球虫,且其分子数据仍较为匮乏。这使得我们对等孢球虫在蝙蝠与啮齿类动物之间进化关系的理解存在较大空白。

本研究通过分子技术手段,对泰国蝙蝠群体中的等孢球虫进行了深入分析,旨在揭示其遗传多样性及与啮齿类寄生虫之间的进化关系。通过对来自六个不同地理区域的蝙蝠粪便样本进行SSU rRNA-PCR扩增和纳米孔测序技术,研究人员成功获得了68个阳性样本,占所有样本的70.8%。这些结果表明,等孢球虫在泰国蝙蝠中具有较高的感染率,尤其是在食虫蝙蝠中更为常见。这一现象与先前研究中观察到的等孢球虫在食虫蝙蝠中的高感染率一致,提示了蝙蝠食性与寄生虫感染之间的潜在联系。

研究团队利用纳米孔测序技术对SSU rRNA基因进行了测序,并结合宏条形码分析,识别出多个等孢球虫的遗传群体。其中,Haplogroup 1和Haplogroup 2被发现为新的遗传分支,分别形成了独立的遗传群体。其余三个遗传群体则显示出与已知的蝙蝠和啮齿类等孢球虫的紧密亲缘关系。值得注意的是,尽管蝙蝠与啮齿类在进化上存在显著的分化,但其寄生的等孢球虫并未形成完全独立的分支,而是呈现出多源性的分布特征。这一现象支持了等孢球虫可能具有共同祖先或在不同宿主之间发生宿主切换的假设,反映出蝙蝠与啮齿类寄生虫之间复杂的进化动态。

此外,Haplogroup 1在泰国蝙蝠中表现出广泛的分布,其遗传多样性较高,但核苷酸多样性较低,呈现出一种“星形”网络结构。这种结构通常表明该群体经历了近期的种群扩张,可能与宿主适应性和生态位扩展有关。Haplogroup 2则显示出与菲律宾蝙蝠等孢球虫的密切关系,提示该遗传群体可能在东南亚地区具有广泛的分布。而与啮齿类寄生虫*E. ferrisi*相关的Haplotype H14则显示出一定的独特性,虽然在宿主中未发现明确的感染证据,但其存在仍可能与环境因素或间接传播途径有关。

研究还发现,蝙蝠寄生的等孢球虫在不同的遗传群体中表现出高度的多样性,这与传统的形态学分类方法存在显著差异。形态学分类依赖于卵囊的形态特征和宿主特异性,但这种方法容易受到形态相似性和种内变异的影响,从而低估了寄生虫的遗传多样性。因此,分子方法在等孢球虫分类和进化研究中显得尤为重要。SSU rRNA-PCR与Sanger测序仍然是识别等孢球虫物种及其变异的重要工具,但面对复杂的混合感染情况,这些方法可能无法提供足够的分辨率。相比之下,纳米孔测序技术能够同时检测同一粪便样本中的多个SSU rRNA序列,从而更准确地评估寄生虫的组成和遗传多样性。

在遗传多样性分析中,研究人员计算了多个参数,包括遗传变异位点数量、单倍型多样性(*Hd*)、核苷酸多样性(*π*)、平均核苷酸差异(*κ*)以及Tajima’s *D*统计量。这些参数共同揭示了泰国蝙蝠寄生等孢球虫的遗传结构。总体来看,单倍型多样性较高,而核苷酸多样性较低,表明这些寄生虫群体可能经历了近期的扩张或分化。此外,Tajima’s *D*和Fu and Li’s *D*的负值可能暗示着种群扩张或纯化选择,但这些结果并未达到统计学显著性,因此需要进一步研究以确认其生物学意义。

进一步的系统发育分析使用了贝叶斯推断(BI)和最大似然(ML)方法,对蝙蝠和啮齿类等孢球虫进行了比较。分析结果表明,蝙蝠和啮齿类来源的等孢球虫在系统发育树中呈现交错分布,而非形成独立的分支。这一现象支持了等孢球虫在蝙蝠和啮齿类之间可能经历了多次宿主切换,同时也可能源于共同祖先的分化。尽管蝙蝠与啮齿类在进化上存在较大差异,但等孢球虫的进化轨迹表明,它们之间可能存在复杂的相互作用,包括宿主特异性改变和跨宿主传播。

研究中还指出,传统的形态学鉴定方法在等孢球虫分类上存在局限性,因为不同物种之间可能具有相似的卵囊形态,导致分类上的混淆。此外,种内变异和隐性多样性也使得形态学方法难以准确区分等孢球虫的不同种类。因此,分子方法成为解决这些问题的关键工具。SSU rRNA基因的高保守性使得其在等孢球虫分类中具有一定的优势,但也限制了其在揭示更复杂的进化关系方面的应用。为了更全面地理解等孢球虫的分类和进化过程,需要结合多基因位点分析、形态学特征和组织学数据。

本研究还强调了未来研究的方向。尽管已经通过分子方法揭示了泰国蝙蝠中等孢球虫的多样性,但为了进一步确认这些寄生虫的分类地位和进化关系,还需要对相应的孢子卵囊进行详细的形态学和组织学分析。此外,扩大样本量并涵盖更多地理区域的蝙蝠粪便样本,有助于更全面地理解等孢球虫的分布模式和宿主适应性。结合多基因数据和更广泛的样本采集,可以更准确地评估等孢球虫在不同宿主间的进化动态,为宿主-寄生虫共进化研究提供更坚实的基础。

研究的结论表明,泰国蝙蝠中等孢球虫的遗传多样性较高,且与啮齿类寄生虫之间存在复杂的进化关系。Haplogroup 1的广泛分布和高单倍型多样性提示了该群体可能经历了近期的适应性扩展,而Haplogroup 2和Haplotype H14则显示出与菲律宾和啮齿类等孢球虫的亲缘关系。这些发现不仅丰富了我们对等孢球虫多样性的认识,也为理解寄生虫如何在不同宿主之间传播提供了新的视角。未来的研究可以进一步探索这些寄生虫的生态学和进化机制,包括它们如何适应不同的宿主环境,以及它们在生态系统中的作用。通过整合分子数据、形态学特征和生态学信息,我们可以更全面地揭示等孢球虫的进化历史和宿主寄生关系。
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