走出非洲-疟疾的新起源故事

来自猿类和猴子的疟原虫的新取样和测序正在重写人类最致命感染之一的系统发育和起源故事。

长期以来，由疟疾引起的寄生虫对人类种群产生了致命的影响。在中国发现的古代文献描述了疟疾感染，我们的基因组有对付疟疾的证据，例如以镰状细胞贫血突变的形式，这种突变在人群中得以维持，因为它提供了一些预防疟疾的保护。时至今日，疟疾每年仍将夺去50万人的生命，到目前为止，还没有商业上可用的疫苗来保护我们。疟疾可以说是影响人类的最严重的寄生虫病之一，导致人类感染疟疾的寄生虫共有五种。

在如此巨大的影响下，研究人员一直在寻找这些寄生虫的来源。当人类和黑猩猩从一个共同祖先中分离出来时，感染这个共同祖先的疟原虫是否也会分化，从而导致人类疟疾和黑猩猩疟疾?长期以来，人们一直认为，导致疟疾的恶性疟原虫(Plasmodium falciparum)就是这种情况。恶性疟原虫和间日疟原虫是导致人类疟疾病例和死亡的主要原因。

然而，关于间日疟原虫起源的普遍理论是，它的起源要早得多，大约6万年前，它从东南亚的一只猕猴身上转移到了人类身上。

如果这些理论是错误的，研究人员需要找到感染人类的疟原虫的真正来源，以便评估未来疟原虫从猴子和猿向我们跨物种传播的风险。这些信息也为我们如何治疗和控制感染提供了重要的线索。如今，基因组测序技术的新发展颠覆了疟疾起源的故事。

新技术

如果你想知道一群生物体是如何进化并分裂成不同物种的，最好的方法是观察所有生物体的DNA随时间的变化。这种类型的分析为我们提供了该群体的系统发育或进化树，并可以估计出哪些物种谱系产生了其他物种，等等。一个人观察越多的物种和DNA片段，就能获得越多的关系和信息。这正是对疟原虫所做的。

我们从类人猿身上收集疟疾DNA的能力传统上受到从这些动物身上提取血液的需要的限制。过去十年的技术进步意味着现在可以从猿的粪便中收集和分离出疟疾的DNA，从而有可能对大量样本进行测序，并将结果添加到用于构建疟原虫系统发育的数据中。事实证明，猿类携带的疟疾种类比原先认为的要多得多，正是这些新数据首次提供了人类感染恶性疟原虫可能起源于现存猿类的线索。今年早些时候，Dorothy Loy和她的同事发表了一篇关于这些发现的优秀评论。

结果产生了一个新理论

在3500个被采样的序列中，发现了6个拉瓦尼亚种(疟原虫属的一个亚属)。西部大猩猩的一个分支几乎与恶性疟原虫完全相同。最初的想法是，这些感染提供了一条线索，表明人类疟疾可以感染大猩猩，直到更多的分析表明，事实上，人类恶性疟原虫实际上是这个大猩猩物种的后代。可以说，这种致命的人类寄生虫在从我们的黑猩猩共同祖先中分离出来时，并没有与早期人类共同进化，而是在大约一万年前的一次传播事件中从大猩猩跳到了人类身上。

这种对疟疾起源的新认识也有助于解释为什么与其他疟疾物种相比，恶性疟原虫的遗传多样性水平低得惊人。最初，只有一小部分恶性疟原虫进入人类体内，因为只有这些疟原虫具有正确的突变组才能使它们存活下来。目前，没有一种大猩猩疟疾能够在人类身上存活。因为只有一小部分独特的寄生虫能够感染人类，所以这一种群的多样性比原种群中所有种类的寄生虫都要少，这种情况被称为种群瓶颈。通过了解疟疾基因组随时间变化的平均数量以及恶性疟原虫和大猩猩之间的差异数量，研究人员能够估计这种变化仅发生在1万年前。

这种对恶性疟原虫起源的新认识并不是唯一的新发现。

间日疟原虫的新起源

间日疟原虫起源于亚洲的理论，在从猕猴跳到人类之后，一直难以解决两个问题。首先，人类在6万年前才进入亚洲，而猕猴疟疾和间日疟原虫之间的分裂似乎比这要早得多。第二,杜菲阴性的表现型,存在于大量在撒哈拉以南的非洲和东南亚,被认为是在应对高选择选择压力从间日疟原虫,缺席的达菲抗原被认为很难对间日疟原虫入侵红细胞。

这两个问题都是用新抽样和系统发育产生的理论解决的。

我们现在看到间日疟原虫及其相关毒株在黑猩猩和大猩猩中非常常见，这表明间日疟原虫和恶性疟原虫一样，很可能起源于非洲猿，并在非洲传染给人类。

未来的研究途径

重写关于这些人类疟疾起源的理论是一个重要的修订，因为它可能为疟疾研究开辟新的和重要的途径。是什么基因和突变使得疟疾从猿传染给人类?发现这些可能会开辟新的药物靶点或治疗方案。同样，在人类和猿疟原虫中哪些基因相似?这是否意味着某些广泛保守的重要功能也可能成为疫苗或药物的靶标?自从100多年前发现疟原虫以来，人们投入了大量的资金和精力来研究疟原虫，考虑到它对人类人口造成的巨大经济和社会代价，这样做是正确的。确认人类疟原虫的起源是一项重要成果，有望改善我们星球上受疟疾影响地区人们的生活。