新型隐球菌与蚂蚁互作机制及其环境传播潜力研究

【字体: 时间:2025年05月12日 来源:Fungal Ecology 1.9

编辑推荐:

  为探究隐球菌(Cryptococcus)与节肢动物关系,研究人员从 7 个地区采集树及栖居节肢动物样本,发现蚂蚁可携带新型隐球菌(C. neoformans),体外实验显示其能转移真菌且真菌可在蚂蚁消化道存活,为真菌传播机制提供新视角。

  
隐球菌属(Cryptococcus)真菌是一类重要的病原微生物,其中新型隐球菌(C. neoformans)和格特隐球菌(C. gattii)可引发致命性侵袭性真菌病,全球每年导致约 14.7 万人死亡。这类真菌广泛存在于鸟类排泄物、土壤、树木等环境中,但长期以来,其与节肢动物的相互作用机制一直是研究空白。节肢动物作为地球上数量最多的动物类群,能否成为隐球菌的传播载体?它们之间是寄生、共生还是共栖关系?这些问题不仅关乎真菌的生态传播路径,更对 “同一健康”(One Health)框架下的人 - 动物 - 环境协同防控策略至关重要。

为填补这一研究空白,来自意大利、斯洛文尼亚、土耳其、希腊、科索沃、哥伦比亚等多国研究机构的科研团队开展了一项跨区域生态调查与实验研究。研究以新型隐球菌为核心对象,聚焦其与蚂蚁等节肢动物的互作模式,相关成果发表于《Fungal Ecology》。

研究团队采用多技术整合的方法开展工作:首先在 7 个地理区域(包括意大利西北部、东南部、斯洛文尼亚、科索沃、希腊、土耳其布尔萨、哥伦比亚昆迪纳马卡和布卡拉曼加)采集了 1396 棵树的 11805 份样本,其中节肢动物样本 7492 份(蚂蚁占 88%);通过真菌培养、生化鉴定及分子分型(如多重 PCR、多基因座序列分型 MLST)确定隐球菌的存在;利用荧光原位杂交技术(FISH)定位真菌在蚂蚁体内的分布,并通过体外感染实验验证蚂蚁对真菌的携带和转移能力。

3.1 隐球菌在树栖生态系统中的分布特征


研究发现,3.2% 的树木被隐球菌定植,其中橄榄树、芒果树、悬铃木最为常见。节肢动物阳性率仅 0.2%,且主要集中于意大利、希腊和斯洛文尼亚,阳性样本以蚂蚁为主(如Formica属、Crematogaster scutellaris等)。值得注意的是,6 棵树的节肢动物样本呈阳性但树木本身未检测到隐球菌,提示蚂蚁可能从外部环境携带真菌,而非仅依赖树木定植。

3.2 分子分型揭示传播关联性


对 157 株分离株的分子分析显示,节肢动物携带的隐球菌均为新型隐球菌变种grubii(VNI-αA),而树木样本中还存在 VNIV、VGI 等其他分子型。MLST 结果表明,同一棵树的蚂蚁和树皮分离株可共享相同序列型(ST23),但也存在基因型不匹配的情况,暗示蚂蚁既可能作为树栖真菌的被动携带者,也可能通过外部污染成为独立传播源。

3.3 蚂蚁作为真菌载体的实验验证


体外实验证实,蚂蚁可通过接触污染土壤或树皮摄取新型隐球菌:

  • 真菌存活与分布:FISH 显示真菌存在于蚂蚁头部、胸部和腹部,尤其在咽部黏膜附近富集,表明其可通过消化道存活。
  • 跨环境转移能力:蚂蚁能将真菌从污染土壤转移至无菌土壤,且在树皮间的转移实验中,无菌树皮样本培养出真菌菌落,证实其机械传播作用。
  • 浓度依赖性:高浓度(10? CFU/ml)和低浓度(103 CFU/ml)真菌均能感染蚂蚁,但高浓度组的菌落形成单位(CFUs)显著更高。

4. 讨论:从生态传播到防控启示


本研究首次系统揭示了蚂蚁与新型隐球菌的生态关联,证实蚂蚁可作为真菌的 “被动载体”,通过体表黏附或消化道携带实现环境传播。尽管接触频率较低(0.2% 阳性率),但真菌在蚂蚁体内的存活能力(如通过消化系统后仍具活性)提示其可能在特定生态位(如蚁巢、树木微生态)中形成传播热点。研究还发现,社会型昆虫(如蚂蚁)因群体行为可能增加真菌传播风险,这与巴西、澳大利亚等地的零星报道一致。

从 “同一健康” 视角出发,该研究为隐球菌病的防控提供了新维度:一方面,蚂蚁等节肢动物可能参与真菌在城市绿化树木、农业生态系统中的扩散,需关注其在气候变化下的种群动态与真菌传播的协同效应;另一方面,蜜蜂、飞蚁等飞行昆虫的跨区域移动可能介导长距离传播,提示可将昆虫样本监测纳入真菌病预警体系。

然而,研究仍存在局限性:隐球菌与蚂蚁的互作机制尚未明确(如是否存在代谢依赖或免疫逃逸),需进一步通过电子显微镜和转录组学解析;不同地理区域的节肢动物群落差异对真菌传播的影响也有待深入。未来研究可结合宏生态学与分子流行病学,全面揭示真菌 - 昆虫 - 环境的互作网络,为阻断人兽共患病传播链提供科学依据。

总之,这项研究突破了隐球菌生态研究的传统框架,将节肢动物媒介纳入真菌传播模型,不仅丰富了病原真菌的传播生态学理论,更为全球真菌病防控提供了 “环境 - 动物 - 人类” 协同监测的新思路。在全球变化加剧人兽共患病风险的背景下,此类跨学科研究对落实 One Health 理念具有重要实践意义。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号