长期以来,科学家们普遍认为,导致利什曼病(Leishmaniasis)的利什曼原虫(Leishmania)主要通过无性克隆繁殖,其遗传多样性有限。然而,一项由密西西比州立大学(Mississippi State University)生物学家Matthew W. Brown参与的重大国际研究,彻底颠覆了这一传统认知。该研究于2026年4月17日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上,首次提供了强有力的证据,表明这些致命的微观寄生虫实际上正在进行着广泛而“秘密”的遗传物质交换——即杂交。
杂交:利什曼原虫进化的主导力量
研究团队开发了一种创新的泛属多位点分型方法(pan-genus multilocus typing method),利用27个遗传标记,对来自全球11个物种的254株“旧世界”利什曼原虫分离株进行了系统分析。这些分离株涵盖了广泛的地理分布和宿主范围。令人震惊的结果显示,大约72%的分离株都表现出明确的遗传杂交迹象,这包括不同物种之间的种间杂交以及同一物种内部的种内杂交。为了进一步验证,研究人员对其中24株分离株进行了全基因组测序,结果完美印证了多位点分析所揭示的广泛杂交模式。Brown教授指出:“理解这些寄生虫如何交换遗传物质,从根本上改变了我们对它们进化和适应性的思考方式。这项工作表明,这些寄生生物很容易交换遗传物质——这实际上是塑造这些生物的主导力量,对全球的疾病动态和控制策略具有真正的影响。”
马赛克基因组:揭示复杂的遗传网络
研究揭示,许多利什曼原虫的基因组呈现出一种“马赛克”状结构,即其基因组的不同片段来源于不同的亲本谱系。这意味着它们的进化史并非传统认为的简单分支树状结构,而更像是一个由频繁遗传交换构成的复杂网络。这种杂交现象在利什曼原虫中如此普遍,以至于研究人员认为,遗传交换而非无性克隆,才是驱动这些寄生虫适应环境、传播扩散,甚至可能产生耐药性的主要进化动力。该发现对于理解利什曼病的流行病学至关重要。利什曼病是一组由利什曼原虫引起的疾病,临床表现从自愈性的皮肤溃疡到危及生命的内脏感染(黑热病)不等,全球每年有数十万新发病例。如果这些寄生虫能够通过杂交快速组合有利的基因,例如抗药性基因或毒力基因,那么现有的治疗和防控策略将面临严峻挑战。
Brown教授是密西西比州立大学生物科学系的Donald L. Hall生物学教授,他参与了本研究的遗传分析和进化模式解读。他的研究兴趣广泛,包括复杂生命从微生物祖先起源的演化过程。就在2025年秋季,他还参与了一项发表在《自然》(Nature)上的重大发现,鉴定出一种名为Solarion arienae的新生物,并建立了一个新的门和一个此前未知的真核生物超群,为理解地球上复杂生命的最早演化阶段提供了新线索。Brown教授因其卓越的研究贡献,被授予了密西西比州立大学2025年Ralph E. Powe研究卓越奖,这是该校研究成就的最高荣誉。
Eliza V. C. Alves-Ferreira, Mourad Barhoumi, Tiago R. Ferreira, Matthew W. Brown, Petr Volf, Yusr Saadi-BenAoun, Immen Khammari, Ihcen Kherachi, Akila Fathallah Mili, Zoubir Harrat, Ikram Guizani, David L. Sacks, Julius Lukeš, Michael E. Grigg. “Extensive heterozygosity and genetic exchange among natural populations of Leishmania species”. Proceedings of the National Academy of Sciences, 17 April 2026.
DOI: 10.1073/pnas.2537999123