蝙蝠白鼻病病原体新发现:两种宿主特异性真菌物种的基因组分化与生态位差异

时间:2025年5月29日
来源:Nature

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本研究揭示了蝙蝠白鼻病(White-nose syndrome, WNS)的病原体并非单一物种,而是由两种宿主特异性的隐存种Pseudogymnoascus destructans(Pd-1和Pd-2)共同引起。通过5,479份欧亚大陆菌株的基因组分析,研究人员发现两物种存在显著遗传分化(FST中位数0.79)和宿主偏好性(Pd-1主要感染Myotis myotis/blythii,Pd-2偏好M. daubentonii),并通过群体遗传学追溯北美疫情源头至乌克兰波迪利亚地区。该成果发表于《Nature》,为病原体多样性研究提供了范式,强调需将病原遗传变异纳入疾病防控策略。

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蝙蝠白鼻病(White-nose syndrome, WNS)是近二十年对蝙蝠种群威胁最严重的疾病之一,由真菌病原体Pseudogymnoascus destructans(P. destructans)引发。此前研究多聚焦于环境因素或宿主特性对疾病的影响,却忽视了病原体本身的遗传变异。更矛盾的是,该病在欧亚大陆仅引起轻微症状,而在北美却导致大规模死亡,这种地理差异的机制长期未明。随着全球洞穴探险活动增加,病原跨洲传播风险加剧,但缺乏对病原多样性的认知严重制约了防控策略的制定。

为破解这些谜团,由Nicola M. Fischer和Sébastien J. Puechmaille领衔的国际团队开展了一项跨大陆研究。他们建立了包含5,479份菌株的参考库(覆盖27国264个地点),结合群体基因组学与生态学分析,最终在《Nature》发表突破性发现:引发WNS的并非单一物种,而是两个具有宿主特异性的隐存真菌物种。

研究主要采用四项关键技术:1) 基于18个微卫星位点的群体遗传分析(5,479株菌株);2) 纳米孔长读长结合Illumina短读长测序(12株代表性菌株);3) 全基因组比较(包括664个保守BUSCO基因和10 kb窗口系统发育分析);4) 空间贝叶斯推断(SPASIBA)溯源北美疫情。

Two sympatric clades cause the disease
微卫星分型揭示P. destructans存在两个遗传簇(Pd-1和Pd-2),二者在欧亚大陆广泛同域分布(23个地点共存),且能从同一拭子中分离。北美疫情菌株均属于Pd-1分支,证实为单次克隆引入事件。

Genomic divergence between clades
全基因组分析显示两簇分化显著:BUSCO基因序列差异达5倍(簇间0.14% vs 簇内0.022-0.026%),全基因组FST中位数0.88。结构变异分析发现14.4%的基因簇(1,316个)为簇特异性,且严格隔离模型支持两簇75万代前分化。

Host specialization drives ecological niche
宿主偏好性分析表明,Pd-1主要感染鼠耳蝠复合体(Myotis myotis/blythii,占87%),而Pd-2偏好水鼠耳蝠(M. daubentonii,占39%)。尽管二者生存环境相似(温度7-8°C,湿度6-8 g/m3),但实验室培养显示Pd-2菌落色素沉积显著差异(P<0.001)。

Population structure and origin
通过DAPC(判别分析主成分)和EEMS(有效迁移表面估计)发现,Pd-1在欧洲存在三条遗传边界(巴尔干半岛、波兰-斯洛文尼亚线、法国-伊比利亚线)。溯源分析将北美菌株的起源锁定乌克兰波迪利亚地区(6×109倍似然比),该地拥有世界级超长洞穴系统,与纽约州洞穴探险活动存在历史关联。

这项研究从根本上改写了白鼻病的病原认知框架:两种隐存种的存在解释了欧亚-北美疾病表型差异,宿主特异性则提示不同蝙蝠类群面临差异化风险。研究首次证实P. destructans存在广泛重组(两簇均含MAT1-1和MAT1-2交配型),但严格的生殖隔离使其保持基因组独立性。从应用角度看,发现第二种病原体(Pd-2)的潜在入侵风险,为全球生物安全敲响警钟——正如两栖动物壶菌病(Batrachochytrium)的历史教训所示,忽视病原多样性可能导致灾难性后果。

研究团队特别指出,公民科学网络(数百志愿者同步采样)对实现大陆尺度监测具有不可替代的作用。该成果为"One Health"理念提供了经典案例,强调未来疾病防控必须整合病原体遗传学、宿主生态学和人类活动三维数据。

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