1206个基因组揭示埃及伊蚊（Aedes aegypti）起源与扩散模式及其驱动的登革热风险增长机制

为解析登革热主要媒介埃及伊蚊的全球扩散机制，研究人员通过对73个地区1206个样本的全基因组测序，发现入侵性亚种Aaa起源于大西洋奴隶贸易时期，并鉴定出与宿主适应性相关的基因组区域。该研究揭示了杀虫剂抗性突变通过当代基因流传播的规律，为虫媒病毒防控策略提供关键基因组学依据。

　　

在全球气候变化和城市化进程加速的背景下，蚊媒传染病的传播风险日益加剧。其中埃及伊蚊（Aedes aegypti）作为登革热、寨卡、基孔肯雅热和黄热病的主要传播媒介，对全球公共卫生构成严重威胁。目前全球约有40亿人面临登革热感染风险，每年实际感染人数估计高达3.9亿。由于有效疫苗尚未广泛普及，蚊媒控制成为遏制病毒传播的关键手段。然而，关于埃及伊蚊的起源历史和全球扩散模式仍存在诸多未解之谜，特别是其如何从非洲森林中的多食性祖先演化为专性嗜人血的入侵性亚种，这一科学问题一直困扰着研究人员。

为了深入解析埃及伊蚊的进化历程和扩散机制，一个国际研究团队在《SCIENCE》杂志上发表了最新研究成果。研究人员通过大规模基因组测序和群体遗传学分析，构建了包含1206个全基因组的数据集（Aaeg1200），样本覆盖73个地理种群，包括510个来自撒哈拉以南非洲的 ancestral subspecies 森林型埃及伊蚊（Aedes aegypti formosus, Aaf）和696个全球分布的入侵性人类专性亚种（Aedes aegypti aegypti, Aaa）。研究采用Illumina HiSeq平台产生31.4 terabases的DNA序列数据，平均测序深度为11.24×，鉴定出1.414亿个高质量单核苷酸多态性（SNP）。通过多重测序技术整合（包括BWA比对、GATK变异检测、SHAPEIT4单倍型定相）和群体遗传学分析方法（如MSMC-IM跨溯祖分析、NGSadmix群体结构分析、PBS选择扫描分析），系统重建了埃及伊蚊的种群历史动态和适应性进化过程。

全球遗传分化模式

研究结果显示，埃及伊蚊遗传变异的主要分化发生在Aaf和Aaa之间，其中53.3%的遗传变异为Aaf所特有，14.7%为Aaa特有，32.0%为两个亚种共享。主成分分析（PCA）和邻接树分析表明，Aaf种群进一步分为东非大裂谷两侧的两个遗传簇，而Aaa种群则按地理区域形成聚类。阿根廷种群显示出特殊的遗传中间特征，提示其可能代表早期迁徙的遗留种群。

遗传多样性分布特征

核苷酸多样性（π）在不同种群间存在近三倍差异，从哥伦比亚卡利的1.11%到南非斯库库扎的2.87%。多样性沿染色体分布呈现明显规律性着丝粒附近区域多样性显著降低，而染色体臂中部区域达到平台期，这种模式反映了自然选择与重组相互作用的典型特征。Aaa种群中长范围连锁不平衡（LD）和身份相同（IBD）片段数量显著增加，表明其经历了近期的人口瓶颈。

入侵性Aaa亚种的起源

通过跨溯祖分析和 demographic model fitting，研究发现阿根廷的原型Aaa（proto-Aaa）种群与塞内加尔Ngoye种群的分化时间约为320年前（95% CI: 275-438年），与大西洋奴隶贸易时期高度吻合。而入侵性Aaa与阿根廷原型Aaa的分化发生在约220年前（95% CI: 173-328年），支持Aaa在美洲从proto-Aaa进化而来的"垫脚石"模型。系统发育树权重分析显示，安哥拉罗安达（0.41）、阿根廷埃尔多拉多（0.32）和塞内加尔恩戈耶（0.27）种群与Aaa的亲缘关系接近。

Aaa的全球入侵路径

遗传证据表明，中东、太平洋和亚洲的Aaa种群与加勒比海种群具有遗传相似性，提示其可能通过贸易航线从加勒比地区扩散而来。曼谷种群与波多黎各种群显示近期基因流信号，表明19世纪通过苏伊士运河的贸易活动可能促进了Aaa向亚洲的扩散。

入侵性Aaa的适应性进化

通过群体分支统计（PBS）分析，研究发现在北美Aaa种群中存在显著的正选择信号。最强的分化信号位于2号染色体q臂401.75 Mb区域，该区域包含Toll样受体Tollo基因（AAEL025736），可能与抗病毒免疫应答适应相关。第二强的选择信号位于1号染色体79.75 Mb区域，包含RYamide神经肽受体基因（AAEL017005），该基因参与调节取食行为和消化过程。

当代Aaa与Aaf的基因渗入

研究检测到广泛的当代基因流现象，特别是在非洲沿海地区（塞内加尔、安哥拉、肯尼亚）和内陆的布基纳法索。帕特森F₃和F₄统计证实这些信号源自Aaa向非洲的回迁（back-to-Africa migration）。肯尼亚Rabai种群的基因渗入时间估计为52年前（首次报道）和10年前（二次波），与登革热疫情暴发的地理分布高度相关。

击倒抗性（KDR）突变的全球传播

研究分析了与拟除虫菊酯抗性相关的kdr突变（F1534C、V1016I、V1016G）的全球分布模式。单倍型网络重建显示至少存在5个独立的抗性等位基因起源，其中美洲以V1016I+F1534C单倍型为主（频率76-97%），亚洲以V1016G为主。非洲地区通过基因渗入引入了美洲来源的抗性单倍型，安哥拉罗安达的F1534C频率达94%，布基纳法索瓦加杜古的V1016I频率为33%，这可能严重影响杀虫剂防控效果。

该研究系统揭示了埃及伊蚊入侵的四个历史时期：撒哈拉干旱化驱动的行为适应期、大西洋奴隶贸易带来的全球扩散期、20世纪中期的大规模 eradication 时期、以及当代的"回迁非洲"时期。研究成果不仅为理解蚊媒生物的适应性进化提供了范例，更重要的是为登革热等虫媒传染病的防控提供了关键科学依据：基于基因组学数据的抗性监测方案可实时追踪抗性等位基因的传播动态，而针对人类专性行为相关基因的鉴定为开发新型防控策略指明了方向。随着全球贸易和气候变化的持续影响，埃及伊蚊的进一步扩散可能加剧非洲城市的 arboviral 风险，这要求国际社会加强合作，基于基因组学监测数据制定精准的蚊媒控制策略。