曾经被认为是无性的单细胞寄生虫

利什曼原虫 - 导致皮肤和内脏器官感染的单细胞寄生虫 - 长期以来一直被称为像细菌一样无性繁殖。但偶尔会有研究人员发现混合寄生虫携带来自利什曼原虫的一种以上菌株(甚至不止一种)的遗传物质，这表明正在进行某种遗传混合。

现在，华盛顿大学圣路易斯医学院和美国国立卫生研究院(NIH)的研究人员发现，混合利什曼原虫寄生虫可以相互交配，产生携带父母双基因的肥沃后代 - 真实的迹象性生殖周期。研究人员希望利用他们的遗传重新混合作为工具，找到与Leishmanial病有关的基因。

“我们想知道的是为什么一种菌株导致轻微的疾病形式，另一种导致致死形式，或寄生虫如何逃避免疫反应，”共同资深作者斯蒂芬贝弗利博士说，他是分子微生物学教授。医学院。“通过产生具有不同特征的后代，我们可以识别导致严重疾病或免疫抵抗的基因。这可能是朝着更好的治疗或预防迈出的一步。”

该研究结果可在PLOS Genetics在线获得。

热带国家有超过100万人每年通过被感染的沙蝇叮咬感染利什曼原虫。大多数人在叮咬部位出现毁容 - 但不会危及生命 - 皮肤病变。但是，如果寄生虫扩散到内脏器官，就会导致一种被称为内脏利什曼病的疾病，每年造成3万多人死亡。

Beverley及其同事，包括长期合作者和共同资深作者，美国国立卫生研究院国家过敏和传染病研究所细胞内寄生虫生物学科主任David Sacks博士在2009年发现了寄生虫可以交配并产生杂交的暗示。携带父母双方混合基因的后代。

仅杂交的存在并不能证明真正的性周期。例如，密苏里骡子是驴和马的混合体，强壮有力但无菌。科学家需要能够研究第二代，以确定导致疾病或干扰人体免疫反应的基因。为了确定杂交寄生虫是否具有生育能力，共同资深作者Sacks，Beverley及其同事，包括联合第一作者，美国国立卫生研究院前研究员Ehud Inbar博士和美国国立卫生研究院生物信息学专家Jahangheer Shaik博士，分析了涉及杂交后代的交配的遗传模式。

由于寄生虫仅在沙蝇的肠道内交配，研究人员通过喂食沙蝇两种利什曼原虫菌株的混合物来创造杂交后代。人们通常只携带我们23条染色体中的每一条的两个拷贝，但利什曼原虫染色体的拷贝数可以变化。通常，它们的大多数染色体是在配对中发现的，但是一些染色体可以以三个或更多个拷贝存在。在以前的研究中，研究人员发现杂种后代遗传了大多数染色体的两个拷贝，每个染色体来自一个父母。但如果他们的父母携带特定染色体的额外拷贝，杂交寄生虫可以继承第三，第四甚至第五拷贝。

为了测试杂种寄生虫是否具有生育能力，研究人员给沙蝇喂食了一种与其亲本菌株或外部菌株混合的杂交寄生虫。他们发现杂交寄生虫产生了它们自己的后代，并且后代通常从每个亲本遗传一条染色体，正如预期的真正的有性繁殖。后代的染色体也显示出广泛的遗传重组迹象 - 这意味着来自一个亲本染色体的DNA片段已被另一个父母染色体的DNA片段切换 - 这是真正有性生殖的另一个标志。

通过研究杂交寄生虫及其重组后代，研究人员将能够绘制参与引起疾病和抵抗免疫反应的基因染色体上的位置。这样的遗传图谱将有助于理解为什么某些菌株比其他菌株引起更严重的疾病，以及如何加强对寄生虫的免疫应答。

“好消息是我们用新的基因组合产生了后代，这对我们的目的来说是完美的，”贝弗利说。“不太好的消息是，我们只能获得少数，这足以建立他们的生育能力，但还不足以制作高分辨率的毒力基因图谱。”

研究人员现在正在试图弄清楚为什么混合寄生虫在交配时很少成功。

“如果你是一个微生物，并且你有一个成功的基因组合，可以让你茁壮成长，那么你大部分时间都会无性繁殖，因为为什么要把好东西搞得一团糟?”贝弗利说。“但即便如此，你可能想要不时地混淆一下，看看新的遗传组合是否会更加成功。因此，微生物有机制通过有性生殖重新调整其遗传物质，但也防止过度重组的机制，以便他们能够维持获胜的遗传组合并限制近亲繁殖。如果我们能够找出限制我们实验性杂交寄生虫交配的东西，我们可能会发现一些关于繁殖生物学的新知识。 ，我们可以将它扭曲到我们自己的目的，并学习如何创造超级肥沃的杂交寄生虫。然后我们可以用它们来找出我们需要知道它们如何导致疾病。“