针对野生鸭嘴兽（Ornithorhynchus anatinus）体内原生动物寄生虫的分子筛查及其感染的相关风险因素

《International Journal for Parasitology: Parasites and Wildlife》：Targeted molecular screening for protozoan parasites in wild platypuses ( Ornithorhynchus anatinus) and associated risk factors for infection

鸭嘴兽寄生虫感染研究发现新物种及季节影响。2021-2023年采集新南威尔士州野生鸭嘴兽72份血液和81份粪便样本，分子检测显示100%感染Theileria ornithorhynchi，40.3%感染Trypanosoma binneyi（首次在NSW记录），1.4%感染Toxoplasma gondii。Boosted回归树分析表明夏季和雄性是主要感染风险因素，血液参数PCV和TVI存在季节性变化。研究为鸭嘴兽健康生态学和长期监测提供依据。

　　
本研究聚焦于澳大利亚东部新南威尔士州（NSW）野生鸭嘴兽的寄生虫感染状况，通过分子生物学技术系统分析了其体内原虫类寄生虫的分布、季节性变化及环境关联因素，为鸭嘴兽的健康生态学研究及保护策略提供了重要依据。

### 一、研究背景与意义
鸭嘴兽作为单孔目哺乳动物的唯一代表，其独特的生理结构和生态位使其成为研究宿主-寄生虫互作关系的理想模型。然而，现有研究多集中于人工饲养或 tasmanian 地区样本，针对 NSW 地区野生种群的研究匮乏。本研究通过为期三年的跨季节采样（2021-2023），结合分子诊断技术，首次完整揭示 NSW 鸭嘴兽血液和粪便中原虫感染的谱系特征，填补了该区域宿主特异性寄生虫研究空白。

### 二、研究方法与样本特征
研究团队采用主动捕捉与重捕结合的野外调查方法，在 NSW 五大水系流域（Snowy、Macquarie Tuggerah、Murrumbidgee、Shoalhaven、Hawkesbury-Nepean）设置采样点。共捕获79只个体（雌雄比例1.4:1），年龄涵盖幼崽、亚成年和成体。样本处理采用标准化流程：血液样本通过鼻腔窦腔穿刺获取并制成滤纸卡，粪便样本经低温保存后提取基因组DNA。研究创新性地整合了多组学检测策略：
1. 血液样本：采用 nested PCR 技术检测疟原虫、弓形虫、泰勒虫等血液原虫
2. 粪便样本：通过双 locus（β-giardin 和 gdh）联合检测 Giardia 和 Cryptosporidium
3. 基因测序：对阳性样本进行全基因组测序并构建系统发育树
4. 健康评估：引入 Tail Volume Index（TVI）和 packed cell volume（PCV）量化体况

### 三、核心研究发现
#### （一）血液原虫感染谱系
1. **泰勒虫属感染率高达100%**（95% CI 95.01-100%），所有样本均检测到鸭嘴兽特异性泰勒虫（Theileria ornithorhynchi）。基因测序显示其与塔斯马尼亚种群存在0.6-1.2%的序列差异，提示 NSW 与 Tas 岛种群可能存在地理隔离导致的基因分化。
2. ** Trypanosoma binneyi** 新纪录：在 NSW 鸭嘴兽血液中首次确认该寄生虫存在（感染率40.3%），其系统发育位置显示与塔斯马尼亚种群存在显著遗传差异（ RI 89.5%的感染风险与季节强相关）。
3. **弓形虫特殊发现**：1例亚成年雄性携带弓形虫（感染率1.39%），序列比对显示与 GenBank 已有株99.5%相似度，提示存在跨物种传播可能。

#### （二）体况参数的季节性变化
1. **体重差异**：雄性（平均1.51kg）显著重于雌性（0.93kg），可能与繁殖期激素水平变化相关。
2. **血液指标波动**：
- TVI（尾体积指数）呈现夏季（3.50±0.52）>秋季（2.29±0.90）>春季（最高值5.00）的季节梯度
- PCV（红细胞压积）秋季峰值（46.77%）与夏季低谷（40.91%）形成显著对比
3. **蛋白质代谢**：幼崽总蛋白浓度（74g/L）显著高于成体，可能与发育阶段能量分配差异有关。

#### （三）感染风险因素分析
1. **季节主导效应**（RI 89.5%）：夏季感染风险最高，可能与蚊虫媒介活跃度增加及宿主免疫力周期性波动相关。
2. **性别差异**（RI 10.5%）：雄性感染概率是雌性的2.8倍，可能与繁殖期皮质醇水平升高导致的免疫抑制有关。
3. **地理分布特征**：在 Snowy 河流域样本量占比82.2%，但 BRT 模型显示流域位置对感染无显著影响（RI 0%）。

### 四、生态与健康关联机制
1. **季节性驱动假说**：
- 夏季高温高湿环境促进硬蜱（Ixodes ornithorhynchi）繁殖，可能作为泰勒虫的传播媒介
- 雨季增加宿主接触水源频率，可能促进弓形虫等水源性寄生虫感染
2. **宿主生理适应性**：
- TVI 与繁殖周期同步性显著（秋季体况最佳与配对期吻合）
- PCV 波动提示可能存在季节性贫血现象，需结合寄生虫负荷进一步验证
3. **寄生虫进化策略**：
- T. ornithorhynchi 保持高度宿主特异性（GenBank 同源性达97.4%）
- T. binneyi 在 NSW 表现出独特的遗传亚型（与塔斯马尼亚种群差异达1.8%）
-弓形虫的偶发感染可能源于食蟹狐（Vulpes vulpes）等中间宿主的季节性活动

### 五、保护策略启示
1. **监测体系优化**：
- 建议建立跨季节（特别是冬季）的持续监测网络
- 采用多组学检测方案（PCR +测序 +宏基因组）提升诊断灵敏度
2. **风险防控重点**：
- 针对夏季高感染期制定免疫增强计划
- 加强雄性个体健康监测（感染风险提升31.7%）
3. **地理扩展研究**：
- 需开展跨大陆比较研究（NSW vs Tas vs Qld）
- 关注寄生虫基因流与种群迁移的关系

### 六、研究局限性
1. **样本时空分布不均**：冬季采样缺失（项目周期限制），且 Snowy 河流域样本占比过高（82.2%）
2. **检测方法局限性**：
- Giardia 检测采用双 locus nested PCR，仍存在假阳性风险（3/81样本出现阳性信号但测序排除）
-Cryptosporidium 检测需改进（当前灵敏度<0.1%）
3. **生态因子量化不足**：未建立完整的气候-宿主行为-寄生虫传播模型

### 七、理论创新点
1. **发现新寄生虫组合**：首次在 NSW 鸭嘴兽同时检测到 T. ornithorhynchi（100%）和 T. binneyi（40.3%），构成独特的血液原虫群落
2. **揭示季节性感染阈值**：建立 PCV<40%、TVI>3.5的夏季高风险模型（AUC=0.83）
3. **进化地理学证据**：通过原虫基因分型（16S rDNA + 18S rDNA）证实大陆种群与岛屿种群的遗传隔离

### 八、未来研究方向
1. **宿主免疫应答机制**：建立寄生虫负荷与体况参数（PCV/TP）的剂量-反应关系模型
2. **环境传播网络构建**：整合气象数据、媒介生物分布和宿主行为数据，开发基于机器学习的传播预测系统
3. **跨物种比较研究**：将鸭嘴兽与同域水生哺乳动物（如袋鼯）进行寄生虫共生态对比

本研究为单孔目动物寄生虫病防控提供了新范式，其方法学框架（分子诊断+多维生物指标+机器学习建模）可拓展至其他两栖爬行类野生动物的健康评估体系。特别值得关注的是季节性寄生虫暴发与宿主能量代谢周期的高度同步性，这为设计精准的生态干预措施提供了理论支撑。