蜱（Tick）是一种传播人兽共患病的重要媒介。作为严格的吸血性节肢动物，蜱几乎可以叮咬陆地上所有的动物，且吸血时间长、吸血量大、生活史复杂。这些特点使蜱携带了最广泛的病原体种类，包括病毒、细菌、真菌、寄生虫；传播40余种疾病，如森林脑炎、克里米亚-刚果出血热、发热伴减少综合征、莱姆病、立克次体病、无形体病、巴贝西虫病等，可导致死亡或慢性后遗症，严重影响生活质量。
伴随我国退耕还林还草，生态环境改善，人们与大自然日益亲近，被蜱虫叮咬和患病的几率与日俱增，然而由于缺少对蜱的认识，经常被认为得了“怪病”，引起恐慌。防控蜱及蜱媒传染病，亟需对蜱生物特性的遗传背景、物种基因组多样性、病原体-宿主相互作用等关键问题的深度认识，然而蜱基因组研究一直是一项空白，全球也仅有肩突硬蜱1个蜱种的基因组发布，严重制约了蜱及蜱媒传染病的防控工作。
2020年8月18日，中国科学院北京生命科学研究院赵方庆团队与军事科学院军事医学研究院微生物流行病研究所曹务春团队合作在Cell上发表了题为Large-scale comparative analyses of tick genomes elucidate their genetic diversity and vector capacities的封面文章，首次报道了我国6大广布蜱种的高质量基因组，包括全沟硬蜱（Ixodes persulcatus）、长角血蜱（Haemaphysalis longicornis）、森林革蜱（Dermacentor silvarum）、亚洲璃眼蜱（Hyalomma asiaticum）、血红扇头蜱（Rhipicephalus sanguineus）和微小扇头蜱（Rhipicephalus microplus）。同时深入研究了我国28个省市、覆盖10余种生态地理动物区划的678组蜱虫样本，首次阐明了6大蜱种的基因组多样性与群体遗传结构，以及病原体分布特点，为深度研究蜱及蜱媒传染病提供了极为宝贵的资源与重要理论依据。
图1. 图片摘要
图2. 获选为杂志封面
该研究历时3年多，采用三代测序结合Hi-C染色体构象捕获技术辅助基因组组装，最终获得了6个高精度基因组图谱。依托该图谱及相关数据，系统阐示了不同蜱种的演化历史及分化时间，并通过比较基因组和差异转录组分析，从血红素利用、铁代谢、活性氧（ROS）平衡、细胞与体液免疫几方面揭示了蜱专性吸血的遗传学基础。该研究发现全沟硬蜱吸食宿主广泛、长角血蜱分布范围广泛、微小扇头蜱单一宿主的生活史等特性与丝氨酸膜蛋白裂解酶（TMPRSS6）、细胞色素P450、化学感受器受体（IRs）等特定基因家族的扩张与收缩有关。
我国共有2科9属130种蜱，物种多样性可见一斑。由于以往缺乏基因组数据支撑，蜱的遗传多样性及其分布规律研究一直难以深入开展。该研究对6大蜱种多个生态地域、不同生境来源的大规模标本进行了基因组重测序，构建的线粒体和核基因组系统发育树表明蜱的群体进化具有生态地域性和物种特异性。例如，来自新疆和内蒙古的亚洲璃眼蜱，虽然形态上极为相似，却具有不同的遗传特性；长角血蜱虽然为广布种，但其遗传多样性相对较低、基因组相对保守；而寄生于牛等偶蹄类家畜的单宿主蜱-微小扇头蜱，明显分为三个不同的进化分支，且与地域性相关，提示单一的宿主特性可能促成了不同地域微小扇头蜱的进化选择。
鉴于人们对蜱携带病原体和传播疾病的媒介作用最为关注，该研究基于宏基因组学技术分析了全国范围内6大蜱种的病原体分布与构成，发现同样具有蜱种特异性和生态地域性。比如，全沟硬蜱携带的病原体种类最多，血红扇头蜱最少，森林革蜱中立克次体的丰度和占比很高；生活在不同生态地域的同一蜱种，携带的立克次体种类也有所不同。该研究还结合微生物组学分析和流行病学调查数据，研究了我国已报道蜱媒传染病分布地域与蜱携带病原体丰度之间的关系，发现高丰度（如立克次体）和低丰度（如螺旋体）的病原体，都可以经蜱传播在当地引发蜱媒传染病（如立克次体病与莱姆病），因此需要建立更敏感的检测方法监测低丰度的病原体，用于蜱媒病的防控。
该研究解决了蜱及蜱媒传染病的防控的重大科学问题：深入挖掘了蜱的生物特性、病原体与宿主互作关系等的特征，为防控和降低蜱媒病感染提供重要工具；揭示了蜱的遗传多样性和分布规律、蜱适应生态环境的演化过程，提供不同地域不同蜱种精准防控策略的理论支持；尤其重要的是，首次为识别蜱携带的大量微生物与新发病原体提供了重要的微生物组数据，为建立重点物种、热点地域的蜱媒传染病风险识别与预警提供了重要基础。始料未及的全球新冠疫情大流行让人们更加关注人与自然、人与动物的关系。该研究在大流行背景下如期发表，为研究与控制蜱及蜱媒传染病提供了极为宝贵的资源。
文章第一作者为军事科学院军事医学研究院微生物流行病研究所贾娜副研究员、中国科学院北京生命科学研究院王金锋副研究员、军事科学院军事医学研究院微生物流行病研究所石文强助理研究员、中国科学院北京生命科学研究院杜立锋博士与军事科学院军事医学研究院微生物流行病研究所孙毅研究员。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.07.023
