蚊子起源于三疊紀(公元前2.5億-2億年)。迄今,全球已知的蚊子共3科、38屬、3350多種和亞種,中國已知蚊類有18屬,48個亞屬和371種和亞種。在當今的自然環(huán)境中,中國常見的蚊子主要有庫蚊、按蚊和伊蚊。
庫蚊又稱“家蚊”,即人們家里最常見的蚊子。庫蚊嗜豬血、人血,是傳播乙型腦炎的重要媒介。按蚊又稱“瘧蚊”,是攜帶病原體較多的蚊子,其中最著名的是攜帶瘧原蟲并傳播瘧疾。伊蚊在中國主要有白紋伊蚊和埃及伊蚊,俗稱花蚊、花斑蚊,因兩者在軀體上呈現(xiàn)黑白相間的顯著花紋。
兩大亞型
白紋伊蚊又稱“亞洲虎蚊”,埃及伊蚊也稱“黃熱病蚊”,它們都可以傳播多種疾病。埃及伊蚊還被視為蟲媒病毒界的“超級快遞員”,除了黃熱病,它也傳播登革熱、基孔肯雅熱和寨卡等傳染病,是這四大傳染病的主要傳播者。
在演化史上,埃及伊蚊創(chuàng)造了不亞于人類大遷徙的全球擴張歷程,當然是跟隨人類遷徙而產生。過去的研究表明,埃及伊蚊并非起源于非洲,而是起源于西南印度洋地區(qū),大約在8.5萬年前從東南部進入非洲大陸,然后傳播到整個非洲大陸。它們棲息在非洲的森林地區(qū),在樹洞和其他天然容器中繁殖,并以各種宿主為食,包括爬行動物和各種哺乳動物。
從16世紀開始,埃及伊蚊借助殖民貿易,通過人類的交通工具船舶,成功遷徙到熱帶、亞熱帶地區(qū),隨后廣泛分布于全球。
在演化史上,埃及伊蚊創(chuàng)造了不亞于人類大遷徙的全球擴張歷程。視覺中國|圖
美國的一個研究團隊于2025年9月18日在《科學》雜志發(fā)表一篇文章,從基因組的變異和遺傳角度,全方位地闡述埃及伊蚊在全球的擴散之旅,也提供了如何應對這一傳染病宿主的線索。
研究人員在北美洲、南美洲、非洲、亞洲和大洋洲的73個點位采集了1206只埃及伊蚊,對其基因組進行了測序。結果發(fā)現(xiàn),埃及伊蚊對人侵害性最大的種群是在大西洋奴隸貿易期間(15-19世紀)從早期埃及伊蚊譜系中分離出來的。
埃及伊蚊在演化的過程中,形成了兩大亞型,即野生型(Aaf)和家棲型(Aaa),后者具有更強的傳播病毒能力,而且在行為上更傾向于與人類共生,如在人造容器中產卵、偏好吸食人血;而野生型則相對更具野性,可以叮咬其他動物,是泛食性蚊子。
根據(jù)史書記載,埃及伊蚊是在大西洋奴隸貿易期間隨著人乘船從非洲移民到美洲,但是,大西洋奴隸貿易是如何讓埃及伊蚊的野生型演變?yōu)榧覘偷牟⒉磺宄V暗陌<耙廖萌蚍N群遺傳學研究顯示,非洲內外的種群沿著野生型和家棲型之間的血緣梯度分布,提示了埃及伊蚊家棲型演化過程的線索。
現(xiàn)在,研究團隊通過全基因組測序(WGS),以及從全基因組測序的數(shù)據(jù)推斷埃及伊蚊的演化。全基因組測序數(shù)據(jù)集包括來自祖先亞種的野生型和家棲型,能夠對埃及伊蚊的遺傳信息進行高分辨率推斷,初步勾勒出埃及伊蚊的演化歷程。
研究人員對1206只埃及伊蚊的全基因組測序獲得了埃及伊蚊的1200個全基因組數(shù)據(jù)集,之后,將測序讀數(shù)與染色體水平基因組參考序列進行比較分析,確定了超過1.41 億個單核苷酸多態(tài)性(SNP)的位點,其中53.3%僅存在于埃及伊蚊野生型中。
多次“馴化”
基因組分析結合史書文獻,可以概括埃及伊蚊在演化中的幾個重要節(jié)點。一是野生型埃及伊蚊在非洲大陸發(fā)生過多次“馴化”,它們在非洲大陸的不同地點獨立進入人類棲息地,產生了最初的家棲型。二是另一種全球性的家棲型埃及伊蚊可能是在大西洋奴隸貿易時期由野生型埃及伊蚊從非洲進入美洲和加勒比海地區(qū),并在這些地區(qū)演化為家棲型,與非洲的家棲型是不同的類別。三是具有抗藥性的家棲型埃及伊蚊在近現(xiàn)代的人員和經(jīng)濟交流活動中重返非洲,讓非洲的埃及伊蚊具有抗御殺蟲劑的特性。
根據(jù)研究團隊對埃及伊蚊的基因組分析,專門叮咬人的埃及伊蚊來自單一的祖先譜系,這與發(fā)生在非洲或該物種擴展到其他大陸后發(fā)展出的家棲型埃及伊蚊的單一起源一致。約5000年前非洲撒哈拉沙漠的擴張迫使埃及伊蚊在長時間的干旱期通過在人類儲水容器中繁殖,以適應環(huán)境。因此,在塞內加爾等地演變出了偏好吸人血的埃及伊蚊,即最初的家棲型埃及伊蚊。
基因組分析發(fā)現(xiàn),今天在全球都會叮人的家棲型埃及伊蚊在遺傳上與非洲最初的叮人的家棲型埃及伊蚊有所不同,提示全球性的家棲型埃及伊蚊是從第二次演化轉變而成。對埃及伊蚊的基因與人口統(tǒng)計模型綜合分析表明,塞內加爾原始家棲型埃及伊蚊和來自墨西哥的家棲型埃及伊蚊種群之間的分離發(fā)生在300-400年前,而來自阿根廷等地的家棲型埃及伊蚊可能才是今天在全球都叮人的家棲型埃及伊蚊。
來自阿根廷的家棲型埃及伊蚊種群被證明攜帶類似野生型的遺傳基因,為了確認來自南美洲阿根廷的野生型埃及伊蚊是最近進入阿根廷的,還是大西洋奴隸貿易時期遷徙到南美洲的,研究人員整合了基因組階段性單倍型和單核苷酸多態(tài)性頻率數(shù)據(jù)。
分析表明,野生阿根廷埃及伊蚊是在大西洋奴隸貿易時期進入阿根廷等南美地區(qū),同時在320年前從非洲野生種群中分離出來。約100年后,主要吸人血的家棲型埃及伊蚊才從阿根廷野生埃及伊蚊中分離出來。而且,具有代表性的攻擊性家棲型埃及伊蚊種群在南美和加勒比海的很多地區(qū)顯示出自然選擇的跡象,這表明它們適應新病原體和發(fā)生了攝食習慣的改變,讓它們能夠進一步擴展到新環(huán)境。
因此,具有全球性的家棲型埃及伊蚊是非洲野生型埃及伊蚊通過大西洋奴隸貿易時期進入南美,并在南美分化出了對人類更具侵略性的特性,與非洲當?shù)貜囊吧脱莼郊覘偷陌<耙廖檬怯袇^(qū)別的。而且,南美洲和加勒比海幾個地區(qū)的家棲型埃及伊蚊既適應了與人共生的環(huán)境,也適應了新病原體,如黃熱病病毒在其體內的寄生。
而且,在美洲和加勒比海地區(qū)的家棲型埃及伊蚊到后來還適應了當?shù)厥褂玫某R姎⑾x劑,并產生了耐藥性,這些家棲型的埃及伊蚊主要耐受擬除蟲菊酯和滴滴涕,這些藥物在今天都還是殺滅蚊蟲的重要藥物。證據(jù)是,在這些蚊子的基因組中發(fā)現(xiàn)了多種耐受殺蟲劑的SNP突變,并且在多個位點獨立出現(xiàn)。
隨著時間的推移,對殺蟲劑具有耐藥性的美洲家棲型埃及伊蚊又通過近現(xiàn)代人們跨大陸的遷徙交流,重返非洲,增加了非洲等地蟲媒病毒傳播的風險。
非洲種群
對于埃及伊蚊的演化,其他研究團隊還提供了另一些解讀和結果。意大利帕維亞大學等機構的研究人員于2025年3月28日在《自然生態(tài)和演化》期刊發(fā)表了另一項關于埃及伊蚊演化進程的研究結果。
研究人員對采集于四大洲14個國家的511只埃及伊蚊和123只非非洲蚊子的全基因組測序(WGS)數(shù)據(jù)進行分析,發(fā)現(xiàn)了185個蛋白質編碼基因和1個長非編碼RNA(lncRNA),可以明確區(qū)分家棲型埃及伊蚊(Aaa)和野生型埃及伊蚊(Aaf)。而長非編碼RNA是一類長度超過200個核苷酸的非編碼RNA分子,具有mRNA樣結構但不編碼蛋白質。
研究人員通過生物信息學分析,使用特定軟件對原始測序數(shù)據(jù)進行質量控制、比對到參考基因組,并進行變異檢測和篩選,獲得了埃及伊蚊高質量的單核苷酸多態(tài)性(SNP)數(shù)據(jù),并采用了多種分析方法,如主成分分析、混合分析等。
研究團隊還在全球554種埃及伊蚊的基因組中檢測到了314365358個高置信度SNP(其中分別為81%和19%是雙等位基因和多等位基因),非洲種群平均每個群體的SNP數(shù)量占總組裝基因組大小的3.99%,而非非洲種群僅為2.02%。
研究的總體結論是,埃及伊蚊的非洲種群的遺傳多樣性明顯高于非非洲種群。研究人員確認的185個蛋白質編碼基因和1個長非編碼RNA實際上可以作為家棲型埃及伊蚊的分子特征和基因標記。
這些基因在化學感應、神經(jīng)元、代謝和調節(jié)功能上顯著富集,包括編碼關鍵化學感應受體、神經(jīng)遞質調節(jié)酶、核孔蛋白等的基因。其中,68個家棲型埃及伊蚊的分子特征基因含有483個非同義變異,這些變異在埃及伊蚊的非非洲和非洲種群之間的頻率差異顯著,因此,可作為分子標記用于區(qū)分野生型和家棲型兩類埃及伊蚊。
所有這些結果可以解釋埃及伊蚊在演化過程中,尤其是在與人相伴的過程中基因發(fā)生重大變異以及許多基因位點對環(huán)境的適應。而且,其中的一些基因變異也顯示了家棲型埃及伊蚊編碼關鍵化學感應受體的基因在叮咬人吸血過程中的重要作用,因為這些基因的功能可能不僅讓蚊子具有特殊的識別人的嗅覺,還影響蚊子的吸血和尋找人類宿主的行為模式。
現(xiàn)在無論是白紋伊蚊還是家棲型埃及伊蚊,一般都滋生于水坑、洼地積水、石穴、樹洞、竹筒和缸罐等容器積水中,雌蚊在白晝和黑夜都能叮人吸血,而且雌蚊多在羽化后2-3天開始叮人吸血,但是濕度、溫度、光照、氣味等多種因素能夠使其吸血活動受到限制,如雌蚊通常是氣溫在10攝氏度以上時才開始吸血。雌蚊的卵呈橄欖形,雌蚊將卵散產在水中后,卵會沉入水底。
這些特點有助于人類防范埃及伊蚊,主要是家棲型埃及伊蚊對人的叮咬和疾病傳播。
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