整合分类学:解开蠕虫寄生虫研究的新钥匙

【字体: 时间:2025年03月06日 来源:Parasites & Vectors 3

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  为准确鉴定蠕虫寄生虫,研究人员开展整合分类学研究,明确了流程与局限,推动寄生虫学发展。

  在生物多样性的研究领域中,物种的准确鉴定与分类一直是关键课题。传统的分类学主要依赖比较形态学,但随着分子生物学的崛起,DNA 条形码技术逐渐普及。这一技术的出现,让人们开始思考:分子分析是否会彻底取代传统的系统分类学方法?在寄生虫学领域,尤其是蠕虫(Helminth)研究中,这个问题更为突出。过去,仅依靠形态特征和生态信息来分析蠕虫,导致了许多不准确的描述。大量 DNA 序列在数据库中存在错误或不完整的鉴定,新物种数量也存在 “膨胀” 的现象 。
为了解决这些问题,来自哥斯达黎加大学(University of Costa Rica)等机构的研究人员 Alicia Rojas、Laura G. Bass 等人开展了关于整合分类学(Integrative taxonomy)在蠕虫分析中应用的研究。他们的研究成果发表在《Parasites & Vectors》杂志上,为蠕虫寄生虫的研究带来了新的思路和方法。
研究人员在开展这项研究时,运用了多种关键技术方法。在样本采集方面,根据动物种类、器官受影响情况和动物状态的不同,采用不同的采集方式,如对野生动物进行尸检、对家养动物进行身体检查和粪便分析等。在样本处理上,针对不同的蠕虫类型,使用特定的固定和染色方法,如线虫常用乳酸酚(lactophenol)或阿曼乳酸酚(lactophenol of Amann)处理,吸虫和绦虫则用盐酸卡红(hydrochloric carmine)染色。同时,利用扫描电子显微镜(SEM)观察蠕虫的表面微观结构,通过组织病理学分析确定寄生虫与宿主病变的关系,还运用 DNA 分析技术获取线粒体或核糖体基因座的 DNA 条形码进行物种鉴定。
下面来看看具体的研究结果:
  • 整合分类学的应用现状:整合分类学自 2005 年提出后,在蠕虫学领域的应用逐渐增多。通过对 NCBI 数据库中相关文章的分析发现,巴西、墨西哥和中国发表的相关文章数量较多。研究涉及的宿主种类多样,线虫主要研究哺乳动物、植物和鱼类宿主;吸虫超过 50% 的研究集中在鱼类宿主;绦虫则在鱼类和哺乳动物宿主中均有分析。不过,目前研究中对组织病理学特征、流行病学或生态因素的考虑较少。
  • 样本采集与保存:样本采集方法因动物而异。家养动物可通过体检、粪便分析等方式检查寄生虫;野生动物则多通过尸检获取样本,但受伦理和物种保护限制。采集到的样本在固定前需进行放松处理,以利于后续的形态测量分析。此外,不同的样本保存方式对后续分析有不同影响,如福尔马林固定虽有助于组织病理学研究,但会降低 DNA 质量,而乙醇保存更适合分子鉴定。
  • 固定与染色:不同的蠕虫群体需要不同的固定和染色方案。线虫通常用乳酸酚等溶液进行透明处理,以便观察形态;吸虫和绦虫常用盐酸卡红染色,染色时至少要对每种性别的十个标本进行处理,以准确估计形态结构的均值和标准差,帮助物种鉴定 。
  • 扫描电子显微镜观察:SEM 能够观察到蠕虫表面微观结构的区域差异,这是光学显微镜无法做到的。其样本制备有特定流程,包括固定、脱水、用抗静电剂处理和镀金或钯等步骤。在操作过程中,要注意避免损坏蠕虫的表皮和体壁,可使用牙科探针转移样本。
  • 组织病理学分析:通过组织病理学分析,可以确定寄生虫与宿主病变的共定位关系,判断寄生虫的致病作用。在分析过程中,要注意观察寄生虫的特征结构,如体腔、消化系统等,这些结构有助于区分不同的寄生虫类别。不过,组织病理学分析也存在一定局限性,有时需要结合 PCR 和测序等技术进行更准确的诊断。
  • 分类学与生态学的关系:分类学、生态学和生物地理学之间存在双向关系。错误的物种鉴定会影响生态和生物地理知识的准确性,而缺乏生态信息也会阻碍物种分类。因此,在物种鉴定时,应尽可能纳入生态和生物地理信息,如利用地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术获取相关数据。
  • DNA 分析:获取高质量的 DNA 样本对分子研究至关重要。样本应避免接触福尔马林,可保存在≥70% 的乙醇中。DNA 提取方法因样本类型而异,如粪便样本中的虫卵可采用特殊试剂盒提取 DNA,同时可添加玻璃珠等辅助机械裂解虫卵外壳。扩增特定的 DNA 区域,如线粒体和核糖体标记,有助于物种鉴定,通过与数据库中的序列比对,并进行系统发育分析,可推断蠕虫的进化历史。
  • 标本鉴定与二分检索表:物种定义复杂,整合分类学应综合多方面信息进行物种鉴定和界定。二分检索表可用于标本分类,但使用时研究人员需准确识别形态结构。近年来,整合分类学方法发现的新物种数量增加,但当形态和分子差异无法确定物种分类时,需进一步分析 。
综上所述,研究人员通过对整合分类学在蠕虫分析中的应用研究,明确了该方法的主要流程和原则,包括样本采集、固定染色、显微镜观察、组织病理学分析、DNA 分析等方面的具体操作。同时也指出了该方法存在的局限性,如不同实验室的操作流程差异、部分样本处理方法不适用于所有宿主等。这项研究的意义重大,它推动了蠕虫寄生虫研究从单一方法向多学科整合的方向发展,提高了物种鉴定的准确性,有助于深入理解蠕虫的进化和分类,为寄生虫学领域的研究提供了重要的参考和指导,为后续的寄生虫防控和生物多样性保护等工作奠定了坚实基础。
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