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疟疾是全球最严重的传染病之一。世界卫生组织报告,全球大约40%的人口受疟疾威胁,每年全世界3.5～5亿人感染疟疾,110万人因疟疾死亡,每天有3000名儿童因患疟疾而失去生命。在疟疾的分布上,全球有59%的疟疾病例分布在非洲,38%分布在亚洲,3%分布在美洲。尽管疟疾在欧洲非常少见,但2006年少数西欧国家已发现无旅行史或输血史的恶性疟疾病例。降低疟疾发病率,减轻疟疾疾病负担已列入《联合国千年发展目标》。
疟原虫来自鸡还是黑猩猩?
过去的研究早就明确,疟疾是由人恶性疟原虫
(Plasmodium falciparum)引起。但是,疟原虫最初又是从哪里来的呢?人类的疾病很多要追溯到动物,疟疾就是其中一种。在蚊子内寄生的疟原虫有5种,但是,恶性疟原虫对人类造成的伤害最大,因为它导致数以亿计的人染上疟疾。而追踪疟原虫来自何方对开发药物和战胜这种疾病有巨大的帮助。基于此目的,无数研究人员进行了不懈的研究和探索。但是,关于人身上疟原虫的来源却一直是半个世纪以来科学界争论的话题。
关于疟原虫的起源,最早有两种解释。一种认为来自鸡,而另一种认为来自黑猩猩。早在1958年,著名的人类学家弗兰克·利文斯通(FrankLivingstone)博士就提出,恶性疟原虫是从黑猩猩跨物种传染到智人身上的。可能的原因是,人类现代农业的兴起和发展使人类入侵原始森林,这让黑猩猩身上疟原虫的变种亚种疟原虫找到了新的宿主,于是疟原虫从黑猩猩转移到人身上并引起人患疟疾。然而,另一派研究人员则认为,恶性疟原虫是鸡疟原虫的一个变种,是从鸡转移到人身上。
2010年8月,美国科学院院刊(PNAS)发表的一篇研究文章证明,疟原虫可能来源于黑猩猩。美国阿默斯特马萨诸塞大学的史蒂芬·里奇(Stephen Rich)博士和旧金山全球病毒预报机构的内森·沃尔夫(Nathan Wolfe)等人组成的研究小组用基因证据证实了恶性疟原虫是亚种疟原虫的衍生变种。大约在10,000年前,疟原虫从黑猩猩身上跳跃式地传到人身上。而黑猩猩身上的疟原虫称为里赫诺夫氏疟原虫(Plasmodiumreichenowi)
里奇和沃尔夫从近100只黑猩猩身上获取了疟原虫,并对其DNA序列进行了研究。这些黑猩猩都是从中非和西非捕获的,它们的上一代是野生的。通过测序,他们认出了8个亚种疟原虫的版本(之前只知道一种),并且发现恶性疟原虫的DNA恰好坐落在这些亚种疟原虫的基因组中间。而且,从黑猩猩到人类的这次跳跃似乎只出现过一次。现存的所有恶性疟原虫是由亚种疟原虫的某个个体衍生而来。
这个研究结果似乎印证了利文斯通在1958年的推测。所以,得知这一研究结果后,利文斯通估计,在人类开始现代农业之时,狩猎采集的人类开始了农耕生活,定居下来,同时也染上了黑猩猩所传播的恶性疟原虫亚种。不过,里奇等人的研究也表明,对人有强烈致病性的恶性疟原虫(亚种疟原虫)却对其最早的宿主黑猩猩致病性较轻,这提示,可能会找到一种有效抗御人疟疾的天然减毒疫苗。
疟原虫来自黑猩猩还是大猩猩?
然而,人疟原虫来自黑猩猩的研究结论公布不久,新的研究结果就在挑战这一结论,指出人疟原虫不是来自黑猩猩,而是来自大猩猩。
美国亚拉巴马大学伯明翰分校研究人员比阿特丽斯·哈恩(Beatrice Hahn)的研究小组在美国以及非洲、欧洲搜集了约2700只野生的大猩猩、黑猩猩以及倭黑猩猩的粪便。研究人员对粪便中的疟原虫基因组分析后发现,目前在人类社会中传播比较普遍的疟原虫仅与“西部大猩猩”粪便中的一种疟原虫亲缘关系非常接近,而与黑猩猩及倭黑猩猩粪便中的疟原虫关系较远。这表明,导致人患疟疾的疟原虫最初来自大猩猩,而不是黑猩猩。
马萨诸塞大学的史蒂芬·里奇等人得出人疟原虫来自黑猩猩的结论之所以有误是因为其研究样本有限,只有不到100只黑猩猩,而且没有对照研究大猩猩、黑猩猩以及倭黑猩猩的样本。同时,里奇等人研究的黑猩猩不是野生的,而是捕获后喂养的,因而其身上的疟原虫的基因组并不纯正。
哈恩等人的研究全部采用的是来自下撒哈拉非洲的野生黑猩猩、倭黑猩猩和大猩猩,对从它们粪便中提取的疟原虫的基因进行分析,以比较与人恶性疟原虫的关系。最初,研究人员只是打算调查这些灵长类动物中艾滋病病毒(HIV)的进化历程以及与人的关系。但是,研究人员在1827只黑猩猩、803只大猩猩和107之黑猩猩的粪便样本中发现了疟原虫的DNA片断,特别是在这些动物的线粒体中发现了疟原虫的DNA。
通过分析发现,黑猩猩和西部大猩猩具有高水平的疟疾感染,它们似乎像是疟原虫的自然贮存库。但是,在东部大猩猩和倭黑猩猩身上却没有发现疟疾感染的迹象。现在,研究人员把大猩猩划分为两个种:西部大猩猩和东部大猩猩。西部大猩猩又分两个亚种,西部低地大猩猩和克罗斯河大猩猩,东部大猩猩也分两个亚种,东部低地大猩猩和山地大猩猩。
哈恩等人再利用线粒体DNA来组建系统发生树,这是一种根据DNA来判断生物之间亲缘关系的方法。通过分析发现,灵长类动物感染疟疾至少由9种疟原虫引起,其中3种对于科学界来说是全新的。除了一种疟原虫例外,其他疟原虫在亲缘关系上都非常接近,都从属于三日疟原虫亚种(又名莱佛兰氏原虫亚种),而且具有高度的寄主选择性。
与此同时,研究人员又对人疟原虫进行了分析,发现人疟原虫与喀麦隆、中非共和国和刚果共和国的西部大猩猩所感染的疟原虫非常接近,两者之间很可能起源于同一次传播事件。参与这次研究的爱丁堡大学的进化生物学家保罗·夏普(Paul Sharp)认为,人疟原虫与灵长类疟原虫的遗传差异较小。伦敦大学学院的进化生物学家丹尼尔·杰法瑞(Danielleffares)认为,这一发现当然很重要。如果正如哈恩等人研究结果所说的人疟原虫是通过一次单一的事件从大猩猩跳跃到人身上,那么,利用疟原虫基因组中相应致病基因可以研制出有效的疫苗,人类战胜疟疾可能出现曙光。但是,也有一些研究提示,还有其他疟原虫变种通过其他方式传播到人类。所以,对于哈恩等人研究结果还需要以后更多的研究来验证。
人是如何息疟疾的?
无论人恶性疟原虫来自大猩猩还是黑猩猩,今天,它让人患上疟疾的原理是一致的。
疟疾传播有三个基本环节,即传染源、传染媒介和易 感人群。疟疾的传染源为疟疾病人,按蚊是重要的传染媒介,而人群对疟疾普遍易感。只有这三个环节同时存在,疟疾才有可能流行。
疟疾的具体传染是,当蚊子叮咬了某个疟疾病人,他(她)血液中的疟原虫就会被吸进蚊子体内。疟原虫在蚊子体内增殖和发育,10414天后发育成熟,就可以传播给其他的人。如果蚊子这时叮咬了一个建康人,疟原虫将进入健康人的机体,使这个健康人变成疟疾病人。蚊子有许多种,但只有按蚊可以传播疟原虫。
疟原虫的发育成熟需要人和蚊子两种寄主。疟原虫在人体内的发育分为红细胞外期、红细胞内期。
唾腺中带有疟原虫成熟子孢子的雌性按蚊叮人吸血时,子孢子随唾液进入人体,约经30分钟随血流侵入肝细胞,子孢子再摄取肝细胞内营养进行发育并裂体增殖,形成红外期裂殖体。成熟的红外期裂殖体内含数以万计的裂殖子。当肝细胞胀破时,裂殖子释出,一部分裂殖子被人体中的防御细胞巨噬细胞吞噬,其余部分则侵入红细胞,开始红细胞内期的发育。间日疟原虫完成红外期的时间约8天,恶性疟原虫约6天,三日疟原虫为11-12天,卵形疟原虫为9天。
红外期的裂殖子从肝细胞释放出来,进入血流后很快侵入红细胞,即红细胞内期。侵入红细胞的裂殖子先形成环状体,摄取营养,生长发育,分裂增殖,形成大滋养体、未成熟裂殖体,最后形成含有一定数量裂殖子的成熟裂殖体。红细胞破裂后,裂殖子释出,一部分裂殖子被巨噬细胞消灭;其余部分裂殖子再侵入其他正常红细胞,重复其红内期的裂殖体增殖过程。
完成一代红内期裂殖体增殖,间日疟原虫约需48小时,恶性疟原虫约需36～48小时,三日疟原虫约需72小时,卵形疟原虫约需4 8小时。恶性疟原虫的早期滋养体在外周血液中经十几小时的发育,逐渐隐匿于微血管、血窦或其他血流缓慢处,继续发育成晚期滋养体及裂殖体,晚期滋养体和裂殖体在外周血液中一般不易见到。
疟原虫经几代红内期裂殖体增殖后,部分裂殖子侵入红细胞不再进行裂体增殖而发育成雌、雄配子体。恶性疟原虫的配子体主要在人的肝、脾、骨髓等器官的血窦或微血管里发育,成熟后开始出现于外周血液中。配子体的进一步发育需在蚊胃中进行,否则在人体内经30～60天即衰老变性而被消灭。
当雌性按蚊叮刺病人或带虫者吸血时,在红细胞内发育的各期疟原虫随血液进入蚊胃,但只有雌、雄配子体继续发育,其余各期原虫均被消化。在蚊胃内,雌、雄配子体发育成雌、雄配子。雄配子钻进雌配子体内,受精形成合子。合子变长,能动,成为动合子。动合子穿过蚊子胃壁,在胃弹性纤维膜下形成圆球形的卵囊。
卵囊长大后,囊内的核和胞质反复分裂进行孢子增殖,生成成千上万的子孢子。子孢子随卵囊破裂释出或由囊壁上的微孔逸出,随血淋巴集中于按蚊的唾腺,当受染按蚊再叮咬人吸血时,子孢子即可随按蚊唾液进入人体,又开始在人体内的发育,并致人患病。几周之后,被感染的人就会出现疟疾特有的发热和寒战而病倒。这种发热呈一过性,并且反复发作。在最适宜条件下,疟原虫在按蚊体内发育成熟所需时间为,间日疟原虫约为9-10天,恶性疟原虫约为10-12天,三日疟原虫约为25-28天,卵形疟原虫约为16天。(文章代码:102217)
【责任编辑】张田勘
疟原虫来自鸡还是黑猩猩?
过去的研究早就明确,疟疾是由人恶性疟原虫
(Plasmodium falciparum)引起。但是,疟原虫最初又是从哪里来的呢?人类的疾病很多要追溯到动物,疟疾就是其中一种。在蚊子内寄生的疟原虫有5种,但是,恶性疟原虫对人类造成的伤害最大,因为它导致数以亿计的人染上疟疾。而追踪疟原虫来自何方对开发药物和战胜这种疾病有巨大的帮助。基于此目的,无数研究人员进行了不懈的研究和探索。但是,关于人身上疟原虫的来源却一直是半个世纪以来科学界争论的话题。
关于疟原虫的起源,最早有两种解释。一种认为来自鸡,而另一种认为来自黑猩猩。早在1958年,著名的人类学家弗兰克·利文斯通(FrankLivingstone)博士就提出,恶性疟原虫是从黑猩猩跨物种传染到智人身上的。可能的原因是,人类现代农业的兴起和发展使人类入侵原始森林,这让黑猩猩身上疟原虫的变种亚种疟原虫找到了新的宿主,于是疟原虫从黑猩猩转移到人身上并引起人患疟疾。然而,另一派研究人员则认为,恶性疟原虫是鸡疟原虫的一个变种,是从鸡转移到人身上。
2010年8月,美国科学院院刊(PNAS)发表的一篇研究文章证明,疟原虫可能来源于黑猩猩。美国阿默斯特马萨诸塞大学的史蒂芬·里奇(Stephen Rich)博士和旧金山全球病毒预报机构的内森·沃尔夫(Nathan Wolfe)等人组成的研究小组用基因证据证实了恶性疟原虫是亚种疟原虫的衍生变种。大约在10,000年前,疟原虫从黑猩猩身上跳跃式地传到人身上。而黑猩猩身上的疟原虫称为里赫诺夫氏疟原虫(Plasmodiumreichenowi)
里奇和沃尔夫从近100只黑猩猩身上获取了疟原虫,并对其DNA序列进行了研究。这些黑猩猩都是从中非和西非捕获的,它们的上一代是野生的。通过测序,他们认出了8个亚种疟原虫的版本(之前只知道一种),并且发现恶性疟原虫的DNA恰好坐落在这些亚种疟原虫的基因组中间。而且,从黑猩猩到人类的这次跳跃似乎只出现过一次。现存的所有恶性疟原虫是由亚种疟原虫的某个个体衍生而来。
这个研究结果似乎印证了利文斯通在1958年的推测。所以,得知这一研究结果后,利文斯通估计,在人类开始现代农业之时,狩猎采集的人类开始了农耕生活,定居下来,同时也染上了黑猩猩所传播的恶性疟原虫亚种。不过,里奇等人的研究也表明,对人有强烈致病性的恶性疟原虫(亚种疟原虫)却对其最早的宿主黑猩猩致病性较轻,这提示,可能会找到一种有效抗御人疟疾的天然减毒疫苗。
疟原虫来自黑猩猩还是大猩猩?
然而,人疟原虫来自黑猩猩的研究结论公布不久,新的研究结果就在挑战这一结论,指出人疟原虫不是来自黑猩猩,而是来自大猩猩。
美国亚拉巴马大学伯明翰分校研究人员比阿特丽斯·哈恩(Beatrice Hahn)的研究小组在美国以及非洲、欧洲搜集了约2700只野生的大猩猩、黑猩猩以及倭黑猩猩的粪便。研究人员对粪便中的疟原虫基因组分析后发现,目前在人类社会中传播比较普遍的疟原虫仅与“西部大猩猩”粪便中的一种疟原虫亲缘关系非常接近,而与黑猩猩及倭黑猩猩粪便中的疟原虫关系较远。这表明,导致人患疟疾的疟原虫最初来自大猩猩,而不是黑猩猩。
马萨诸塞大学的史蒂芬·里奇等人得出人疟原虫来自黑猩猩的结论之所以有误是因为其研究样本有限,只有不到100只黑猩猩,而且没有对照研究大猩猩、黑猩猩以及倭黑猩猩的样本。同时,里奇等人研究的黑猩猩不是野生的,而是捕获后喂养的,因而其身上的疟原虫的基因组并不纯正。
哈恩等人的研究全部采用的是来自下撒哈拉非洲的野生黑猩猩、倭黑猩猩和大猩猩,对从它们粪便中提取的疟原虫的基因进行分析,以比较与人恶性疟原虫的关系。最初,研究人员只是打算调查这些灵长类动物中艾滋病病毒(HIV)的进化历程以及与人的关系。但是,研究人员在1827只黑猩猩、803只大猩猩和107之黑猩猩的粪便样本中发现了疟原虫的DNA片断,特别是在这些动物的线粒体中发现了疟原虫的DNA。
通过分析发现,黑猩猩和西部大猩猩具有高水平的疟疾感染,它们似乎像是疟原虫的自然贮存库。但是,在东部大猩猩和倭黑猩猩身上却没有发现疟疾感染的迹象。现在,研究人员把大猩猩划分为两个种:西部大猩猩和东部大猩猩。西部大猩猩又分两个亚种,西部低地大猩猩和克罗斯河大猩猩,东部大猩猩也分两个亚种,东部低地大猩猩和山地大猩猩。
哈恩等人再利用线粒体DNA来组建系统发生树,这是一种根据DNA来判断生物之间亲缘关系的方法。通过分析发现,灵长类动物感染疟疾至少由9种疟原虫引起,其中3种对于科学界来说是全新的。除了一种疟原虫例外,其他疟原虫在亲缘关系上都非常接近,都从属于三日疟原虫亚种(又名莱佛兰氏原虫亚种),而且具有高度的寄主选择性。
与此同时,研究人员又对人疟原虫进行了分析,发现人疟原虫与喀麦隆、中非共和国和刚果共和国的西部大猩猩所感染的疟原虫非常接近,两者之间很可能起源于同一次传播事件。参与这次研究的爱丁堡大学的进化生物学家保罗·夏普(Paul Sharp)认为,人疟原虫与灵长类疟原虫的遗传差异较小。伦敦大学学院的进化生物学家丹尼尔·杰法瑞(Danielleffares)认为,这一发现当然很重要。如果正如哈恩等人研究结果所说的人疟原虫是通过一次单一的事件从大猩猩跳跃到人身上,那么,利用疟原虫基因组中相应致病基因可以研制出有效的疫苗,人类战胜疟疾可能出现曙光。但是,也有一些研究提示,还有其他疟原虫变种通过其他方式传播到人类。所以,对于哈恩等人研究结果还需要以后更多的研究来验证。
人是如何息疟疾的?
无论人恶性疟原虫来自大猩猩还是黑猩猩,今天,它让人患上疟疾的原理是一致的。
疟疾传播有三个基本环节,即传染源、传染媒介和易 感人群。疟疾的传染源为疟疾病人,按蚊是重要的传染媒介,而人群对疟疾普遍易感。只有这三个环节同时存在,疟疾才有可能流行。
疟疾的具体传染是,当蚊子叮咬了某个疟疾病人,他(她)血液中的疟原虫就会被吸进蚊子体内。疟原虫在蚊子体内增殖和发育,10414天后发育成熟,就可以传播给其他的人。如果蚊子这时叮咬了一个建康人,疟原虫将进入健康人的机体,使这个健康人变成疟疾病人。蚊子有许多种,但只有按蚊可以传播疟原虫。
疟原虫的发育成熟需要人和蚊子两种寄主。疟原虫在人体内的发育分为红细胞外期、红细胞内期。
唾腺中带有疟原虫成熟子孢子的雌性按蚊叮人吸血时,子孢子随唾液进入人体,约经30分钟随血流侵入肝细胞,子孢子再摄取肝细胞内营养进行发育并裂体增殖,形成红外期裂殖体。成熟的红外期裂殖体内含数以万计的裂殖子。当肝细胞胀破时,裂殖子释出,一部分裂殖子被人体中的防御细胞巨噬细胞吞噬,其余部分则侵入红细胞,开始红细胞内期的发育。间日疟原虫完成红外期的时间约8天,恶性疟原虫约6天,三日疟原虫为11-12天,卵形疟原虫为9天。
红外期的裂殖子从肝细胞释放出来,进入血流后很快侵入红细胞,即红细胞内期。侵入红细胞的裂殖子先形成环状体,摄取营养,生长发育,分裂增殖,形成大滋养体、未成熟裂殖体,最后形成含有一定数量裂殖子的成熟裂殖体。红细胞破裂后,裂殖子释出,一部分裂殖子被巨噬细胞消灭;其余部分裂殖子再侵入其他正常红细胞,重复其红内期的裂殖体增殖过程。
完成一代红内期裂殖体增殖,间日疟原虫约需48小时,恶性疟原虫约需36～48小时,三日疟原虫约需72小时,卵形疟原虫约需4 8小时。恶性疟原虫的早期滋养体在外周血液中经十几小时的发育,逐渐隐匿于微血管、血窦或其他血流缓慢处,继续发育成晚期滋养体及裂殖体,晚期滋养体和裂殖体在外周血液中一般不易见到。
疟原虫经几代红内期裂殖体增殖后,部分裂殖子侵入红细胞不再进行裂体增殖而发育成雌、雄配子体。恶性疟原虫的配子体主要在人的肝、脾、骨髓等器官的血窦或微血管里发育,成熟后开始出现于外周血液中。配子体的进一步发育需在蚊胃中进行,否则在人体内经30～60天即衰老变性而被消灭。
当雌性按蚊叮刺病人或带虫者吸血时,在红细胞内发育的各期疟原虫随血液进入蚊胃,但只有雌、雄配子体继续发育,其余各期原虫均被消化。在蚊胃内,雌、雄配子体发育成雌、雄配子。雄配子钻进雌配子体内,受精形成合子。合子变长,能动,成为动合子。动合子穿过蚊子胃壁,在胃弹性纤维膜下形成圆球形的卵囊。
卵囊长大后,囊内的核和胞质反复分裂进行孢子增殖,生成成千上万的子孢子。子孢子随卵囊破裂释出或由囊壁上的微孔逸出,随血淋巴集中于按蚊的唾腺,当受染按蚊再叮咬人吸血时,子孢子即可随按蚊唾液进入人体,又开始在人体内的发育,并致人患病。几周之后,被感染的人就会出现疟疾特有的发热和寒战而病倒。这种发热呈一过性,并且反复发作。在最适宜条件下,疟原虫在按蚊体内发育成熟所需时间为,间日疟原虫约为9-10天,恶性疟原虫约为10-12天,三日疟原虫约为25-28天,卵形疟原虫约为16天。(文章代码:102217)
【责任编辑】张田勘