比较线粒体基因组学研究表明，Pulex irritans（节肢动物门：昆虫纲）在宿主适应性方面缺乏显著的进化分歧——这一发现从“同一健康”（One Health）的角度进行了阐释

《Gene》：Comparative mitochondrial genomics suggests lack of deep host-associated divergence in Pulex irritans (Arthropoda: Insecta): A one health perspective

硬蜱Pulex irritans的mt基因组分析显示，人类宿主与野生岩羊宿主分离的个体间核苷酸一致性超过98.7%，基因组织完全一致，系统发育分析未发现深层宿主特异性遗传分化，支持其为单一物种。高Ka/Ks比值（均<1）表明强纯化选择。该发现强调需采用集成卫生策略防控其传播的病原体。

　　

尹迅|彭妍妍|汉妮·M·埃尔谢伊卡|邓园平|卓宇|邹建雷|傅一添|刘国华

中国湖南省长沙市湖南农业大学兽医学院寄生虫与媒介研究中心，邮编410128

摘要

广食性跳蚤Pulex irritans的种群结构尚未得到充分了解，这种跳蚤是重要的动物源病原体传播媒介，这限制了我们在人类-动物-环境界面预测和控制疾病传播的努力。我们进行了比较线粒体（mt）基因组分析，以检测P. irritans中是否存在与宿主相关的深层遗传谱系。我们从一个人类和一只野生旱獭身上采集的跳蚤中通过高通量测序获得了完整的mt基因组，并将其与中国已发表的狗源mt基因组进行了比较。新组装的mt基因组长度约为20.4 kb，显示出高度保守性，核苷酸同源性超过98.7%，基因组织也完全相同。系统基因组分析将所有P. irritans分离株置于一个单一的、连贯的谱系中（Bpp = 1.0；UFBoot = 100），没有发现深层、宿主特异性的亚结构。虽然同种个体之间的高遗传相似性（>98%）是预期的，但缺乏深层系统发育分裂的现象对古老宿主特异性隐存物种的假设提出了挑战。所有13个蛋白质编码基因的Ka/Ks比率均<1，表明存在强烈的纯化选择。尽管受样本量限制，本研究提供了初步的基因组证据，表明P. irritans在该地区可能并不包含一组古老分化且具有宿主特异性的谱系。这些发现突显了其作为多功能媒介的潜力，并强调了需要综合的“同一健康”监测策略。

引言

随着人们越来越认识到人类、动物和环境健康之间的紧密联系，即“同一健康”范式的基石，我们对传染病出现的理解也发生了变化。在这一相互关联的系统中，最持久的威胁之一是广食性节肢动物媒介，它们跨越了生态和宿主界限。这些媒介在野生动物、家养动物和人类之间自由移动，充当生物桥梁，可能导致动物源病原体的传播并加剧流行病（Mackenzie和Jeggo，2019；Carlson等人，2022）。它们传播Leishmania属和Yersinia pestis等病原体的能力凸显了媒介生物学对公共卫生结果的直接影响（Zhang等人，2025）。 这种“桥梁潜力”的一个关键决定因素在于媒介的种群遗传结构。如果一个物种作为一个单一的、自由交配（泛混合）的种群存在，基因流动以及病原体的传播就可以在不同宿主之间无缝进行。相反，如果媒介包含宿主特异性的谱系，病原体循环可能会在生态上保持分隔，从而限制跨物种传播（Ciota和Kramer，2013；Plowright等人，2017）。因此，区分这两种情况对于设计有针对性的、基于风险的媒介控制策略至关重要。人类跳蚤（Pulex irritans）就是这一挑战的典型例子。尽管其名称中包含“irritans”（令人烦躁的），但P. irritans可以侵染多种宿主，从人类和伴侣动物到野生食肉动物和啮齿动物（Deak等人，2024；Acosta等人，2025）。这种宿主多样性证实了它作为主要动物源病原体（包括Y. pestis（鼠疫）、Rickettsia typhi（立克次体斑疹伤寒）和Bartonella（战壕热）等病原体）传播媒介的作用（Rasoamalala等人，2022；Blanton，2023；Harimalala，2025）。然而，目前尚不清楚P. irritans代表的是一个能够感染多种宿主的单一、全球分布的广食性物种，还是一个在形态上无法区分但在遗传上具有差异的、适应不同宿主的谱系复合体（Sousa-Paula，2025）。基于核基因组和组合分子数据集的先前系统发育研究为理解跳蚤的系统分类学奠定了重要基础。Whiting等人（2008）使用四个基因区域（18S rDNA、28S rDNA、cox2和EF-1α）首次构建了Siphonaptera的全面分子系统发育树，并建立了更高层次关系的框架，而Zhu等人（2015）首次进行了跳蚤系统发育的mt基因组分析，发现了一些与基于核基因组的树不同的拓扑结构。然而，P. irritans是否携带隐存宿主相关谱系的问题尚未在mt基因组层面得到明确验证。这一知识空白对疾病控制具有直接影响。如果存在宿主特异性的种群，干预措施可以针对特定的宿主相关媒介进行定制。相反，如果P. irritans缺乏宿主相关的遗传不连续性，任何适应性特征（如杀虫剂抗性）都可能在整个种群中自由传播，因此需要综合的、跨部门的控制策略（Anopheles gambiae 1000 Genomes Consortium，2017；Mwinyi等人，2025）。 线粒体（mt）基因组学为测试隐存物种假说提供了一个有效的框架。由于mt基因组的结构保守、母系遗传和快速进化速率，它们是谱系分化和生殖隔离的有效指标（Cameron，2014；Zhang等人，2022）。在这里，我们应用比较mt基因组学来评估来自不同宿主的P. irritans样本是否表现出表明隐存物种形成的深层遗传分化。通过测序和分析从人类和野生旱獭身上采集的样本的完整mt基因组，并将其与现有的狗源基因组进行比较，我们涵盖了三种不同的生态背景。 我们假设，如果P. irritans由宿主特异性的隐存物种组成，我们应该观察到来自人类、野生动物和家养动物的分离株之间存在深层系统发育分支和显著的核苷酸分化。相反，高基因组相似性将否定隐存物种的假设，尽管由于mt标记的保守性质，这不能完全证明当前的泛混合状态。我们的研究提供了初步的mt基因组水平评估，以确定P. irritans在宿主之间是否在遗传上是连贯的，或者代表一组隐存的、宿主特异性的分类单元。虽然认识到单一位点标记的局限性和我们的样本量有限（Dong等人，2023），但这项工作为理解跳蚤的进化生态学奠定了初步基础。这些发现可能为“同一健康”监测框架提供信息，阐明P. irritans作为桥梁媒介的潜力，并为未来将种群结构与媒介能力联系起来的群体水平基因组和流行病学研究奠定基础（Leandro等人，2021）。

寄生虫和DNA提取

成年雌性P. irritans跳蚤分别从中国湖南省的一个人和一只旱獭身上采集。样本用70%乙醇保存，并在-80°C下储存直至处理。提取DNA之前，将单个跳蚤用生理盐水冲洗并风干。使用QIAamp? DNA Micro Kit（QIAGEN，德国）按照制造商的协议提取总基因组DNA。使用Qubit 2.0荧光计（Thermo）评估DNA的纯度和浓度。

来自人类和旱獭宿主的P. irritans的mt基因组特征

高通量测序为每个宿主来源的跳蚤生成了大约9 Gb的干净数据，分别获得了20,413 bp和20,333 bp的完整mt基因组（图1）。这两个宿主的mt基因组已在GenBank中注册，登录号为PX633627（人类）和PX633628（旱獭）。两个宿主的mt基因组在基因内容、排列和链分布上与之前发表的P. irritans mt基因组（GenBank登录号NC_063709）相同。

讨论

我们对来自人类、家犬和野生旱獭的P. irritans进行的比较mt基因组分析显示，在mt水平上存在高度遗传保守性。这些结果与不存在深层、宿主相关的隐存谱系分化一致，为反对宿主结构化物种复合体的假说提供了初步的基因组证据（Kittler等人，2003；Zhu等人，2015）。然而，考虑到我们的采样限制以及mt DNA作为单一、母系遗传标记的固有局限性……

结论

我们的mt基因组分析提供了初步证据，表明在研究区域内P. irritans>不存在宿主相关的隐存物种形成。数据所显示的高遗传连通性表明，控制P. irritans及其传播的病原体可能需要综合方法。虽然需要更广泛的群体水平采样和核基因标记来确认当前的基因流动，但我们的发现为综合“同一健康”策略提供了强有力的遗传依据。

资金声明

本研究部分由月庐山实验室人才计划（2025RC2050）、湖南省自然科学基金青年项目（项目编号2024JJ6548）、湖南省科技创新计划（项目编号2025RC1053）以及中国国家重点研发计划（项目编号2024YFD1800103）资助。

CRediT作者贡献声明

尹迅：研究、概念构思。 彭妍妍：方法学、数据管理。 汉妮·M·埃尔谢伊卡：写作——审稿与编辑、数据管理。 邓园平：软件、正式分析。 卓宇：方法学、数据管理。 邹建雷：正式分析。 傅一添：正式分析。 刘国华：监督、概念构思。

伦理批准和参与同意

本研究中的所有动物程序均经过湖南农业大学动物伦理委员会的审查和批准（编号202282）。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。