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《Nature | 空气传播的 DNA 揭示了真菌可预测的空间和季节动态》

  • 来源专题：战略生物资源
  • 编译者： 李康音
  • 发布时间：2024-07-12

  • 2024年7月10日，于韦斯屈莱大学的研究人员在Nature发表题为Airborne DNA reveals predictable spatial and seasonal dynamics of fungi的文章。

    真菌是生物界中种类最多、生态意义最重要的生物界之一。然而，真菌的分布范围以及形成其分布的生态机制在很大程度上仍不为人所知。

    为了全面了解真菌的空间和季节动态，研究人员对真菌孢子进行了全球分布的标准化空中采样。绝大多数可操作的分类单元仅在一个气候带内被检测到，物种丰富度和群落组成的时空模式主要由年平均气温解释。热带地区的真菌多样性最高，但地衣真菌、麦角菌根真菌和外生菌根真菌除外，这些真菌的多样性在温带地区达到顶峰。气候反应的敏感性与系统发育相关性有关，这表明一些真菌群的大尺度分布部分受到其祖先生态位的限制。在季节敏感性方面存在着强烈的系统发育信号，这表明一些真菌类群只保留了其短时间孢子化的祖先特征。

    总之，该研究结果表明，真菌王国在全球范围内遵循高度可预测的时空动态，物种丰富度和群落组成的季节性随纬度的增加而增加。我们的研究报告显示了与其他主要生物类群相似的模式，从而为长期以来关于微生物生活方式的生物是否遵循宏观生物的全球生物多样性模式的争论做出了重要贡献。

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07658-9
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相关报告

  • 《Science：揭示SARS-CoV-2在欧洲和北美的传播》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-09-21
    • 在一项新的研究中，来自美国、英国、加拿大和比利时的研究人员将来自冠状病毒样本的进化基因组学数据与计算机模拟的流行病学数据和详细的旅行记录相结合，以前所未有的细节重建冠状病毒SARS-CoV-2在世界各地的传播。相关研究结果于2020年9月10日在线发表在Science期刊上，论文标题为“The emergence of SARS-CoV-2 in Europe and North America”。这些研究结果表明，在加强检测和接触者追踪可能阻止SARS-CoV-2在北美和欧洲建立的过程中，一个长时间的机会期错过了。 这篇论文还挑战了将今年1月份各大洲最早的已知COVID-19病例与数周后检测到的疫情爆发联系起来的建议，并提供了有价值的见解，可以为公共卫生响应提供信息，并有助于预测和预防未来COVID-19和其他人畜共患病的爆发。 论文共同通讯作者、亚利桑那大学研究员Michael Worobey说，“我们的愿望是开发和应用强大的新技术，在全球范围内对疫情如何在空间和时间上传播进行明确的分析。在此之前，科学、社交媒体和数量空前的等着同行评审的预印本文章的大杂烩中充斥着各种各样的可能性。” 这些研究人员的分析基于病毒基因组测序工作的结果，测序工作是在这种冠状病毒被识别后立即开始的。这些工作迅速发展成为规模和速度都前所未有的世界性努力，并产生了数以万计的基因组序列，并在数据库中公开。 这些研究人员发现，与广泛流传的说法相反，第一批记录在案的从中国到美国和欧洲旅行的感染者并没有滚雪球般地变成整个大陆范围内的疫情爆发。相反，旨在追踪和遏制这些病毒最初入侵的迅速和果断的措施是成功的，并应作为指导政府和公共卫生机构未来行动和政策的示范反应。 今年1月15日，一名从中国武汉飞抵西雅图的中国公民成为美国第一个被证明感染新型冠状病毒的患者，也是第一个进行SARS-CoV-2基因组测序的患者。这名患者被命名为“WA1”。直到六周后，美国华盛顿州又发现了几例。 Worobey说，“当所有这些时间过去的时候，每个人都不知道发生了什么事。我们希望我们没事，我们希望没有其他病例，但是从西雅图一个引人注目的社区病毒取样项目中，我们可以清楚地看到，华盛顿的病例更多，而且它们在基因上与WA1携带的病毒非常相似。” Worobey和他的合作者测试了一个流行的假设，即WA1患者已引发了一个在6周内没有被发现的聚集性传播。他们认为，尽管在2月和3月采样的病毒基因组与WA1携带的病毒有相似之处，但它们的不同之处足以使得WA1引发随后的疫情的想法是非常不可能的。 这些研究人员说，密集的干预措施，包括检测、接触者追踪、隔离措施和感染者的高度依从性，帮助德国和美国西雅图地区在1月份控制了这些疫情，其中这些感染者及时向卫生当局报告了自己的症状并进行了自我隔离。 Worobey说，“我们认为，这些措施造成了一种局面，使最初的火花能够被成功地扑灭，防止进一步扩散到社区。这告诉我们，在这些情况下采取的措施是非常有效的，应该成为未来应对有可能升级为世界性大流行病的新兴疾病的蓝本。” 为了重建这次大流行的传播，这些研究人员运行了计算机程序，仔细模拟了SARS-CoV-2的流行病学和进化，换句话说，这种病毒如何随着时间的推移进行传播和突变。 Worobey说，“这让我们可以一遍又一遍地重复播放疫情如何蔓延的录像，然后把模拟中出现的情景与我们在现实中看到的模式进行对比。” 他说，“就华盛顿病例而言，我们可以问，‘如果1月15日到达美国的WA1患者真地引发了疫情，该如何呢？’好吧，如果他真地如此，你一遍又一遍地复盘那次疫情，然后从那次流行病期间受感染的患者中获得病毒样品并以这种方式让这种病毒进化，你会得到了一个我们在现实中看到的模式吗? 答案是否定的。” 他说，“如果你把意大利早期的疫情与德国的疫情结合起来，你看到进化数据中的模式了吗?答案还是否定的。” 论文共同通讯作者、加州大学圣地亚哥分校的Joel Wertheim说，“通过模拟重新运行SARS-CoV-2引入美国和欧洲的过程，我们发现，首次记录的病毒引入这些地区导致高效的聚集性传播的可能性很小。分子流行病学分析对于揭示SARS-CoV-2的传播模式是非常强大的。” 随后，其他方法与虚拟流行病的数据相结合，产生了极其详细的结果。论文共同通讯作者、加州大学洛杉矶分校的Marc Suchard说，“这项研究的关键在于，我们的新工具结合了详细的旅行史信息和系统发育学，系统发育学产生一种‘家族树’，可显示从感染者身上取样的不同病毒基因组是如何相互关联的。” Worobey说，“我们的研究发现当你做好早期干预和检测时，它可以产生巨大的影响，无论是对预防流行病还是对控制流行病的进展。虽然疫情最终得以蔓延，但早期的胜利为我们指明了前进的道路：全面检测和病例识别是强有力的武器。”
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  • 《对印度尼西亚HIV-1B的分析揭示了该病毒的传播动态》
    • 来源专题：生物安全网络监测与评估
    • 编译者：yanyf@mail.las.ac.cn
    • 发布时间：2019-10-08
    • 在印度尼西亚，对HIV-1B病毒的分子系统发育（进化史）的研究成功地阐明了三个进化枝（病毒的主要分支）的传播时期和途径。其中包括一个印尼独有的进化枝，以及在1970年代和1980年代从泰国，欧洲和美国传播的进化枝。 在AMED的J-GRID计划的资助下，神户大学与印度尼西亚的Airlangga大学之间的研究合作使这项研究成为可能（请参见致谢）。该小组由神冈正典教授和神木大学大学院医学研究科公共卫生学系助理教授Professor木智宏教授，上田树平研究助理（神户大学医学研究科学院传染病研究中心），纳斯鲁努丁教授组成（Airlangga大学）和大阪公共卫生研究所的元村一志博士。 这些结果已于2019年9月27日发表在国际期刊《科学报告》上。 介绍 HIV（人类免疫缺陷病毒）发展为AIDS（后天免疫缺陷综合症），自1981年发现第一例病例以来，它仍然是主要的健康威胁。 HIV的基因组成很容易适应和变化。例如。 HIV-1 M（主要）是世界上传播最广泛的HIV类型，仅就HIV-1 M而言，其9个亚型中就有100株以上。 人们认为，HIV-1的B型亚型（HIV-1B）起源于中非的刚果民主共和国，并从那里传播到海地和美国。随后，它被传播到欧洲和亚洲，现在遍布全球。 印度尼西亚由17,500多个岛屿组成，拥有世界第四大人口。它还以东南亚地区HIV传播最多的案例，其中以CRF01_AE形式为主要亚型。 HIV-1 B亚型（HIV-1B）也很普遍。尽管印度尼西亚的感染率一直在下降，但仍然是一个重大的公共卫生问题。但是，关于印尼病毒的起源，传播和进化的许多方面，人们还不甚了解。 方法 为了进行这项研究，从印度尼西亚爪哇，苏门答腊，巴布亚，苏拉威西岛和其他各个主要岛屿的医疗机构的艾滋病毒患者那里采集了外周血样本。鉴定了HIV-1B基因的32个序列。然后使用密切相关的HIV-1B序列数据库分析这些基因的进化。这些系统发育分析表明，印度尼西亚HIV-1B的主要类型是印度尼西亚进化枝，其次是中国和美国进化枝。 随后对这三个进化枝的分子系统发育进行了深入分析，揭示了它们可能是如何到达印度尼西亚的。结果表明印尼进化枝起源于美国。在1980年代后半叶到达印度尼西亚后，人们认为它已发展成印度尼西亚的独特菌株。中国的进化枝在80年代末从泰国传??播开来，而美国的进化枝则在80年代中期通过欧洲传播（图1）。总体而言，研究发现，整个1970年代和1980年代，HIV-1B是通过泰国，欧洲和美国多次传入印度尼西亚的（估计最早的病毒引进是在1961年左右）。 ——文章发布于2019年10月4日
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