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桑加河隔离的猴痘病毒姐妹株与松鼠宿主共进化:系统发育与生态位分析揭示病毒-宿主协同分化机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月02日 来源:One Health 4.5
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本研究通过整合分子系统学、形态学和生态位建模技术,揭示了非洲绳松鼠(Funisciurus)的隐存物种分化现象,证实西非F. leucostigma与中非F. anerythrus为姐妹种,二者被喀麦隆桑加河(Sanaga River)地理隔离。研究发现猴痘病毒(MPXV)的I/II型分化与宿主松鼠的物种分化存在显著协同关系,为理解人畜共患病传播屏障提供了重要生态学依据。
在非洲热带雨林中,猴痘病毒(MPXV)作为一种新发人畜共患病病原体持续引发公共卫生危机。尽管已知该病毒通过动物接触传播,但其自然宿主长期存在争议。近年研究虽指向非洲绳松鼠(Funisciurus)可能是主要储存宿主,但物种鉴定混乱阻碍了传播机制的解析。更令人困惑的是,MPXV存在明显的地理分化:中非流行的I型与西非II型病毒基因组差异达0.4%,这种分化是否与宿主生物地理格局相关尚不明确。
法国国家自然历史博物馆(Institut de Systématique, évolution, Biodiversité, ISYEB)领衔的国际团队在《One Health》发表的研究,通过多学科交叉方法揭示了这一谜题。研究人员整合博物馆标本的分子系统学分析、毛皮形态特征比较和生态位建模技术,对非洲绳松鼠进行了全面分类学修订,并探索了其与MPXV进化的协同关系。
关键技术包括:1) 对13个松鼠样本进行全基因组测序,结合50个博物馆标本的细胞色素b(Cyb)基因测序构建系统发育树;2) 基于世界气候数据库(WorldClim 2.1)和ENVIREM数据集进行生态位建模;3) 分析564个MPXV全基因组构建病毒进化树。
研究结果首先在"绳松鼠分子系统发育"部分揭示:原定种F. pyrropus存在多系群现象,中非种群与F. leucogenys构成姐妹群,而西非种群实为F. anerythrus的姐妹种。通过检查模式标本,在"两种火足绳松鼠的证据"部分确认二者毛皮特征差异:中非F. pyrropus背部灰褐色与腹部白色形成鲜明对比,西非种群则具有独特的红橙色侧纹。根据国际动物命名法规,研究者将西非种群恢复为独立种F. leucostigma。
"绳松鼠物种地理分布"部分通过生态位模型显示:F. anerythrus生态位完全覆盖MPXV I型病毒的中非分布区,而新确认的F. leucostigma生态位与II型病毒的西非分布高度吻合。值得注意的是,喀麦隆的桑加河构成这两个松鼠姐妹种的绝对地理屏障。
在"MPXV两个分支的异域物种形成"部分,病毒进化分析显示I型与II型的分化时间与宿主松鼠的分化事件高度吻合。生态位比较指标Schoener's D(0.957)和Hellinger's I(0.776)表明,MPXV分布与两种松鼠的复合生态位几乎完全重叠。这种"病毒-宿主"平行分化模式强烈提示:桑加河不仅阻隔了松鼠的基因交流,也导致其携带的MPXV形成独立进化谱系。
这项研究首次建立了MPXV生态分化的宿主驱动模型,为预测疫情传播提供了生物地理学框架。其创新性体现在:1) 解决长期存在的绳松鼠分类混乱,确立F. leucostigma为西非MPXV的潜在储存宿主;2) 揭示地理屏障在病毒进化中的关键作用;3) 证实生态位建模可用于人畜共患病风险预测。尽管目前动物源病毒基因组数据仍有限,但该研究为理解新发传染病的生态起源树立了典范,对非洲地区的猴痘监测和防控策略制定具有重要指导价值。
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