甚至單細胞生物也時不時地渴望合作伙伴。

利什曼原蟲 - 導致皮膚和內(nèi)臟器官感染的單細胞寄生蟲 - 長期以來一直被稱為像細菌一樣無性繁殖。但偶爾會有研究人員發(fā)現(xiàn)混合寄生蟲攜帶來自利什曼原蟲的一種以上菌株(甚至不止一種)的遺傳物質(zhì)，這表明正在進行某種遺傳混合。

現(xiàn)在，華盛頓大學圣路易斯醫(yī)學院和美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的研究人員發(fā)現(xiàn)，混合利什曼原蟲寄生蟲可以相互交配，產(chǎn)生攜帶父母雙基因的肥沃后代 - 真實的跡象性生殖周期。研究人員希望利用他們的遺傳重新混合作為工具，找到與Leishmanial病有關的基因。

“我們想知道的是為什么一種菌株導致輕微的疾病形式，另一種導致致死形式，或寄生蟲如何逃避免疫反應，”共同資深作者斯蒂芬貝弗利博士說，他是分子微生物學教授。醫(yī)學院。“通過產(chǎn)生具有不同特征的后代，我們可以識別導致嚴重疾病或免疫抵抗的基因。這可能是朝著更好的治療或預防邁出的一步。”

該研究結果可在PLOS Genetics在線獲得。

熱帶國家有超過100萬人每年通過被感染的沙蠅叮咬感染利什曼原蟲。大多數(shù)人在叮咬部位出現(xiàn)毀容 - 但不會危及生命 - 皮膚病變。但是，如果寄生蟲擴散到內(nèi)臟器官，就會導致一種被稱為內(nèi)臟利什曼病的疾病，每年造成3萬多人死亡。

Beverley及其同事，包括長期合作者和共同資深作者，美國國立衛(wèi)生研究院國家過敏和傳染病研究所細胞內(nèi)寄生蟲生物學科主任David Sacks博士在2009年發(fā)現(xiàn)了寄生蟲可以交配并產(chǎn)生雜交的暗示。攜帶父母雙方混合基因的后代。

僅雜交的存在并不能證明真正的性周期。例如，密蘇里騾子是驢和馬的混合體，強壯有力但無菌?？茖W家需要能夠研究第二代，以確定導致疾病或干擾人體免疫反應的基因。為了確定雜交寄生蟲是否具有生育能力，共同資深作者Sacks，Beverley及其同事，包括聯(lián)合第一作者，美國國立衛(wèi)生研究院前研究員Ehud Inbar博士和美國國立衛(wèi)生研究院生物信息學專家Jahangheer Shaik博士，分析了涉及雜交后代的交配的遺傳模式。

由于寄生蟲僅在沙蠅的腸道內(nèi)交配，研究人員通過喂食沙蠅兩種利什曼原蟲菌株的混合物來創(chuàng)造雜交后代。人們通常只攜帶我們23條染色體中的每一條的兩個拷貝，但利什曼原蟲染色體的拷貝數(shù)可以變化。通常，它們的大多數(shù)染色體是在配對中發(fā)現(xiàn)的，但是一些染色體可以以三個或更多個拷貝存在。在以前的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)雜種后代遺傳了大多數(shù)染色體的兩個拷貝，每個染色體來自一個父母。但如果他們的父母攜帶特定染色體的額外拷貝，雜交寄生蟲可以繼承第三，第四甚至第五拷貝。

為了測試雜種寄生蟲是否具有生育能力，研究人員給沙蠅喂食了一種與其親本菌株或外部菌株混合的雜交寄生蟲。他們發(fā)現(xiàn)雜交寄生蟲產(chǎn)生了它們自己的后代，并且后代通常從每個親本遺傳一條染色體，正如預期的真正的有性繁殖。后代的染色體也顯示出廣泛的遺傳重組跡象 - 這意味著來自一個親本染色體的DNA片段已被另一個父母染色體的DNA片段切換 - 這是真正有性生殖的另一個標志。

通過研究雜交寄生蟲及其重組后代，研究人員將能夠繪制參與引起疾病和抵抗免疫反應的基因染色體上的位置。這樣的遺傳圖譜將有助于理解為什么某些菌株比其他菌株引起更嚴重的疾病，以及如何加強對寄生蟲的免疫應答。

“好消息是我們用新的基因組合產(chǎn)生了后代，這對我們的目的來說是完美的，”貝弗利說。“不太好的消息是，我們只能獲得少數(shù)，這足以建立他們的生育能力，但還不足以制作高分辨率的毒力基因圖譜。”

研究人員現(xiàn)在正在試圖弄清楚為什么混合寄生蟲在交配時很少成功。

“如果你是一個微生物，并且你有一個成功的基因組合，可以讓你茁壯成長，那么你大部分時間都會無性繁殖，因為為什么要把好東西搞得一團糟?”貝弗利說。“但即便如此，你可能想要不時地混淆一下，看看新的遺傳組合是否會更加成功。因此，微生物有機制通過有性生殖重新調(diào)整其遺傳物質(zhì)，但也防止過度重組的機制，以便他們能夠維持獲勝的遺傳組合并限制近親繁殖。如果我們能夠找出限制我們實驗性雜交寄生蟲交配的東西，我們可能會發(fā)現(xiàn)一些關于繁殖生物學的新知識。 ，我們可以將它扭曲到我們自己的目的，并學習如何創(chuàng)造超級肥沃的雜交寄生蟲。然后我們可以用它們來找出我們需要知道它們?nèi)绾螌е录膊　?ldquo;