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给吸血鬼测序

纽黑文—非洲锥虫病(human African trypanosomiasis,HAT,又名昏睡病)长期以来让非洲撒哈拉以南农村人口饱受折磨。该病的治疗很复杂,需要高水平医务人员,而在受影响地区很难找到。携带感染源的寄生虫——中部和西部非洲的布氏冈比亚锥虫以及东部非洲的布氏罗德西亚锥虫——通过采采蝇叮咬传播这种疾病。

二十世纪初,昏睡病疫情导致非洲许多地方人口大量下降。尽管自20世纪30年代以来,对数百万人的系统性监测和治疗极大地减少了该病的传播,但20世纪五六十年代稍稍放松紧惕便又使昏睡病死灰复燃,在20世纪90年代初到达流行病水平。2008年,世界卫生组织终于控制了这种疾病,每年的患病人数下降至10,000人。但仍有数百万人生活在危险之中。

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显然,采采蝇对最贫穷或最难以获得治疗的地区造成了严重威胁。并且受到威胁的不仅是人类。韦氏刚果锥虫和布氏刚果锥虫能导致非洲动物锥虫病(那加那病)——并且都是由采采蝇传播。

如果得不到治疗,那加那病也是致命的,它导致了严重的牲畜损失。光是牛群每年就要造成10—12亿美元的损失,农业总损失更是高达47.5亿美元左右。此外,那加那病还限制了非洲一千万平方公里土地的牛群养殖。

由于缺乏有效的疫苗和廉价易得的药品,减少采采蝇数量就成了控制这些疾病最有效的方法。这可以通过陷阱和标靶(浸润杀虫剂的纱幕)将采采蝇引入收集装置并/或杀掉它们。

但有很多办法可以加强这些途径的效率,比如改善装置本身、实施各种生态学控制计划等。无论如何,更好地认识采采蝇生物学都是大有裨益的。

最新完成的采采蝇基因测序提供了一些线索,有望改变采采蝇研究和疾病控制实践。首先,研究者寻找只以脊椎动物血液为食的采采蝇如何识别吸血对象的线索。

在这方面,研究者分析了超过12,300中蛋白质的基因,以理解嗅觉、味觉和视觉等关键过程。他们发现,采采蝇的嗅觉和味觉受体基因较少,探测二氧化碳的基因较多——这是它们找到吸血对象的关键。

研究者还试图深入理解与感受颜色有关的基因,以决定哪个程度的蓝色阴影——人们早就知道蓝色可以吸引采采蝇——最适合制造陷阱。嗅觉和视觉未来分子学研究可以指导开发更有效的机制引诱采采蝇飞入陷阱,或开发可用于防止动物受采采蝇叮咬的驱虫剂。

类似地,关于共生和采采蝇繁殖的知识可以用来开发控制采采蝇数量的新方法。比如,尽管采采蝇无法合成必要维生素,但它体内携带者可以为它提供这些维生素的共生细菌。

特别有意思的事采采蝇特别的繁殖模式:它的后代出生便是幼虫。雌性采采蝇支持胚胎发育成幼虫,幼虫生长在母亲的子宫中,由特殊腺体分泌的奶水喂养。雌蝇生产已完全成熟的幼虫,在地下化蛹休眠直到孵出成虫。

基因组研究揭示了这一特点的分子学基础——乳腺中产生的新蛋白质。基因表达研究表明,当雌蝇怀孕时,其乳腺基因活动会增加40%,占孕期基因活动总量的近一半。换句话说,哺乳对于采采蝇的生存来说至关重要。

研究者还发现,一个单一转录因子——Ladybird late决定着所有乳蛋白的合成;没有这个因子,采采蝇就失去了生育能力。研究表明,该因子的化学抑制剂能去除采采蝇的生育能力,从而减少其数量。

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但这并非采采蝇仅有的独有特征。与许多动物不同,雌采采蝇终身都能繁殖后代。研究者发现在怀孕周期间会产生强大的抗氧化反应,这有助于雌蝇避免氧化压力造成的伤害。因此,找到防止这一抗氧化反应之法有助于破坏雌蝇的生殖系统。

拥有采采蝇基因图谱是开发减少其数量的办法的关键的第一步。对非洲农村人口来说,这一进步可谓及时雨。