中大基因研究揭塵蟎演化史 助加強預防、診治過敏

塵蟎是其中一個令人類過敏的源頭。上月刊於《分子生物學及演化》的研究指,成功揭開包括塵蟎的無氣門類 (Astigmatina) 動物的演化過程,或有助加強防治蟎過敏,以及為「蟎過敏」的診斷和干預奠定了基因組學基礎。

該研究由香港中文大學醫學院牽頭,與中國、澳門、泰國、南韓及新加坡等地院校研究員合作撰寫。

中大新聞稿指出,本港過半人口患有至少一種過敏性疾病, 14 歲以下兒童個案的確診過敏數字更在過去數十年不斷飆升,其中家居塵蟎是本港約四至六成過敏人士的主要致敏原因,而蟎過敏的常見反應包括鼻癢、打噴嚏、鼻塞和夜晚出現較嚴重的咳嗽。若患者攝入被蟎污染的食物,會出現呼吸急速、喉嚨腫脹、暈眩,甚至是致命的過敏性休克。

無氣門類成員包括家居塵蟎、倉儲蟎和寄生蟎,全部均是快速演化出來,前兩者在人類生活環境中較為常見。團隊利用六個高質基因組對無氣門類進行比較基因組學分析,並揭開蟎由「出現」至演化成「極端多元化」的演化史。 

團隊認為,無氣門類祖先大約在 4.18 億年前從土蟎中分途演化出來,發展出共生的生活模式,及後再經歷過至少兩輪的分途演化。第一輪出現在 2.78 億年前,非寄生的倉儲蟎祖先與需要寄生的蟎分途獨立演化。 2.12 億年前的第二輪分途演化則發生在寄生蟎祖先中,例如疥蟎這種寄生於皮膚的蟎蟲隨著基因丟失而發展出特定生態的適應性;原始的家居塵蟎則通過基因擴展獨立地逆轉了 1.45 億年前祖先的寄生特性,成為人類過敏的主要源頭。

中大醫學院生物醫學學院博士後研究員熊慶又指出,蟎原本被認為和蜱蟲屬於同一單系,但研究反駁此說法。團隊的「可靠基因組學證據」證明了無氣門類與植物寄生蟎和土壤蟎才是屬於同一單系。

另一團隊成員溫芷柔亦解釋,無氣門類通過廣泛基因家族擴展加強其適應能力。研究全面說明了這些可致過敏無氣門蟎的演化過程,包括這些蟎如何從土壤蟎中分化出來,再快速演化,並迅速適應人類環境。

此外,基因組分析發現許多無氣門類有來自土壤細菌的異常基因水平轉移 (horizontal gene transfer) 。這些轉移引入了具重要功能的基因,加強了蟎的適應力,尤其在解毒和消化方面。由於人類並沒有這些基因轉移,因此可被視為防治無氣門類的理想藥物靶點,針對這些獨特基因可以找出合適的化合物作為有效控制蟎的工具。「基因水平轉移」是指生物將遺傳物質傳遞給其他生物或其他細胞而非其子代的過程。

來源:中大新聞稿

報告:

Xiong, Q., Wan, A.T.Y., Liu, X.Y. & et al. (2022). Comparative Genomics Reveals Insights into the Divergent Evolution of Astigmatic Mites and Household Pest Adaptations. Molecular Biology and Evolution, Volume 39, Issue 5, May 2022, msac097. Doi: 10.1093/molbev/msac097

文/AC、審/WL

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