《Microbial Ecology》：Structure and Diversity of the Microbiome in Amazonian Sand Flies: Insights into Vector–Microbe Interactions
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本研究针对亚马逊地区重要疾病传播媒介白蛉，通过16S rRNA基因高通量测序和特异性PCR技术，系统分析了其微生物组构成及次级内共生菌分布。研究发现白蛉物种特异性、性别等因素显著影响微生物组的丰富度和多样性，核心菌群以Novosphingobium、Cutibacterium等为主，并首次在Psychodopygus属白蛉中发现Cardinium新亚群和Wolbachia超级群A新族群。该研究为基于微生物组的白蛉传播疾病防控新策略提供了重要理论基础。
在茂密的亚马逊雨林中，一种微小的昆虫——白蛉，正悄然成为威胁公共健康的隐形杀手。这些仅几毫米长的双翅目昆虫，是利什曼病等多种病原体的重要传播媒介。亚马逊地区作为利什曼病的高发区，在2020至2025年间已有1676人感染，其中皮肤利什曼病最为常见。然而，由于地处偏远、医疗资源匮乏，当地居民在疾病诊断和治疗上面临着巨大挑战。
更令人担忧的是，人类活动正以前所未有的速度改变着这片世界上最大的热带雨林。采矿污染、森林砍伐、农业杀虫剂使用以及气候变化，不仅破坏了生态系统平衡，还可能改变白蛉的生物学特性及其携带的微生物群落。这些微小的细菌群落可能影响着白蛉的生存能力、繁殖效率，甚至其传播病原体的能力——这一现象被称为"媒介能力"。
以往的研究多集中在哥伦比亚的安第斯和加勒比地区，而对亚马逊地区白蛉微生物组的了解几乎为空白。这就引出了一个关键科学问题：亚马逊地区的白蛉携带怎样的微生物群落？这些微生物是否可能成为疾病控制的新靶点？
为了回答这一问题，来自哥伦比亚国立大学的研究团队深入亚马逊雨林，开展了一项开创性研究。他们采集了亚马逊省和卡克塔省的白蛉样本，涵盖Psychodopygus、Trichophoromyia、Nyssomyia、Trichopygomyia和Brumptomyia五个属，采用整合分类学方法进行物种鉴定，并通过高通量测序技术分析其微生物组构成。
研究方法主要包括野外采集、形态学与分子生物学鉴定、16S rRNA基因V3-V4区高通量测序、特异性PCR检测内共生菌，以及生物信息学分析。研究人员在亚马逊省和卡克塔省的多个地点使用CDC光诱捕器、Shannon诱捕器和口吸式捕捉器收集白蛉样本，通过形态特征和细胞色素c氧化酶亚基I(COI)基因测序进行物种鉴定。选取具有流行病学意义的物种，提取DNA后进行16S rRNA基因V3-V4区扩增和Illumina测序，同时使用特异性引物检测Wolbachia、Cardinium等次级内共生菌。利用DADA2进行序列处理，MicrobiomeAnalyst进行统计分析，并通过最大似然法构建系统发育树。
3.1 白蛉细菌组成分析
通过对44个样本的测序分析，共获得2,307,796条高质量序列，聚类为126个物种水平的ASVs。研究发现，亚马逊白蛉的微生物组主要由变形菌门(Proteobacteria，79.6%)、厚壁菌门(Firmicutes，10.4%)和放线菌门(Actinobacteriota，9.4%)主导。在属水平上，Novosphingobium、Cutibacterium、Methylobacterium和Staphylococcus最为常见，构成了白蛉的核心微生物组。值得注意的是，不同白蛉物种的微生物组成存在显著差异：流行病学重要的Psychodopygus和Nyssomyia属白蛉以Novosphingobium(66.5%)、Cutibacterium(29.4%)和Methylobacterium(20.4%)为主，而非媒介物种Trichophoromyia则以Delftia(59.9%)占优势。
3.2 Alpha和Beta多样性分析
α多样性分析显示，白蛉的微生物丰富度和多样性受到物种和性别的显著影响。雄性白蛉的微生物丰富度(Chao1指数)和多样性(Shannon指数)均高于雌性，表明白蛉性别是影响其微生物组结构的重要因素。然而，β多样性分析表明白蛉微生物组组成在性别间和地理来源间均无显著差异，说明微生物组结构主要受宿主物种特性而非地理因素影响。
3.3 细菌群落共现网络分析
通过Pearson相关系数分析，研究发现Elizabethkingia与Halomonas、Bradyrhizobium和Nesterenkonia等菌属存在显著正相关。Serratia与Paenibacillus和Massilia呈现强正相关关系。这些相互作用网络揭示了白蛉体内微生物群落间的复杂互作关系，可能影响宿主的生理状态和媒介能力。
3.4 内共生菌检测
研究通过特异性PCR和测序技术，在亚马逊白蛉中检测到多种次级内共生菌，其中Cardinium和Wolbachia的感染率分别为5.91%和6.4%。值得注意的是，在Psychodopygus paraensis中，Wolbachia的感染率高达2.3%，且在所有检测样本中均为阳性。此外，研究还通过测序检测到了Arsenophonus、Rickettsia和Spiroplasma等内共生菌，但这些菌株未通过特异性PCR检测到，可能与其在宿主体内的低丰度有关。
3.5 Wolbachia和Cardinium系统发育分析
对Wolbachia和Cardinium的系统发育分析揭示了重要的进化关系。Cardinium序列分布在A组和C组中，其中在Psychodopygus属白蛉中发现了一个新的Cardinium亚群。Wolbachia序列则分布在超级群A和B中，在Psychodopygus属白蛉中发现了一个新的wPsy群，在Nyssomyia和Trichophoromyia属中发现了一个新的wNys群。这些发现为理解内共生菌与白蛉宿主的协同进化提供了新视角。
这项研究首次系统揭示了哥伦比亚亚马逊地区白蛉微生物组的组成特征和内共生菌分布情况，填补了该地区媒介微生物学研究的重要空白。研究结果表明，白蛉的微生物组结构具有物种特异性，且受性别因素显著影响。核心微生物群以Novosphingobium、Cutibacterium、Methylobacterium和Staphylococcus为主，这些菌群可能参与有机污染物降解、皮肤微生物群互动等生物学过程。
尤为重要的是，研究发现了多种具有生物技术潜力的次级内共生菌，包括Cardinium和Wolbachia的新亚群。这些内共生菌已知能影响宿主的生殖调控、病原体传播能力和杀虫剂抗性，为开发基于微生物的疾病控制策略提供了候选靶点。例如，Wolbachia在蚊媒控制中的成功应用表明，类似策略可能也适用于白蛉传播的疾病控制。
研究还检测到具有病原体抑制潜力的细菌属，如Serratia、Haemophilus和Elizabethkingia，这些细菌可能影响利什曼原虫在白蛉体内的发育，为理解微生物-病原体-媒介三方互作提供了新线索。此外，在Ps. paraensis中检测到的Bartonella菌株，虽然丰度较低，但提示了白蛉可能参与其他病原体传播的潜在风险。
这项研究不仅增进了对亚马逊地区白蛉微生物生态学的理解，也为开发新型疾病控制策略奠定了理论基础。未来研究应进一步探索这些微生物功能，评估其在调节白蛉媒介能力和抑制病原体传播方面的实际应用潜力，为亚马逊地区乃至全球的利什曼病防控提供新思路。
