PNAS：环境改变或为流行病暴发关键

很早以前，科学家们就开始追踪细菌病原体中的遗传变化。最新的一项研究指出，在人类历史上，许多细菌疾病引发的疫情可能是由于环境变化，而非毒力强的生物进化。

这一研究结果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上，文章的第一作者是来自英国华威大学的周哲敏（Zhemin Zhou，音译），他与他的同事分析了149个甲型副伤寒沙门氏菌（Salmonella serovar Paratyphi A）基因组。

沙门氏菌是导致食物中毒的最常见细菌，可引发急性肠胃炎，感染后的典型症状包括发热、腹泻、呕吐等，病情往往持续4至7天，病情严重时会导致死亡。其中甲型副伤寒沙门氏菌是引发伤寒肠热病的主要病原菌，据估计每年约有2700万个伤寒肠热病临床病例，其中20万人死亡。

周哲敏表示，“当传染病暴发时，许多科学家都怀疑是由于病原体增加了毒力或者说自身条件变好而导致的，这也许与出现的新基因或基因突变有关。我们希望能追踪细菌病原体的遗传变化，看看是不是这么回事。”

因此研究组重建了甲型副伤寒伤寒沙门菌的进化树、全球传播历史和进化的历史，结果发现甲型副伤寒沙门菌大约起源自450年前，自从19世纪中期以来，这种细菌7个独特的菌系已经在全球传播。

现今的甲型副伤寒伤寒沙门菌和几百年来没有显著改变，这表明这种病原体并没有变得效率更高。

周哲敏说：“我们发现病原体形成了7个不同的菌系，通过追踪病原体，我们发现有些基因突变可能瞬间提升了其耐药性，或者改善了代谢效率。但是总体来说，大多数突变出现的时间短，后来被进化的力量删除了”。

这也就是说在这种病原体的进化过程中，通过赋予耐药性、增强毒力或者改善代谢从而可能临时增加适应度的突变持续出现。然而，多数遗传变化是暂时的，因为这些突变随后减少了细菌适应度。

文章的通讯作者，华威大学医学院的Mark Achtman教授说，“我们认为甲型副伤寒沙门菌的进化历史是一种漂移，而不是渐进式的演变。我们的研究结果表明甲型副伤寒沙门菌关键基因组在很早的时候就已经积累形成了。”

甲型副伤寒沙门菌基因组几个世纪以来没有显著变化。这一发现指出细菌疾病发生频率，近年来增加可能是由于环境变化而不是由于病原细菌的进化。

此前的一些研究认为，诸如伤寒等新发疾病的部分特征是发病率或地理范围迅速增加，而这常常被归因于增加了病原体毒力或适应度的进化力量。但是这项研究通过种系发生方法和统计模型，证明这一观点并不正确。

“这意味着在人类历史上引发很多流行病的细菌疾病，是一种环境事件，这包括地域传播，或/和天然宿主传播，而不是由于病原体演化的原因。”

原始出处：

Zhou Z1, McCann A2, Weill FX3, Blin C2, Nair S4, Wain J5, Dougan G6, Achtman M1.Transient Darwinian selection in Salmonella enterica serovar Paratyphi A during 450 years of global spread of enteric fever.Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Aug 4. pii: 201411012. [pdf free]