https://frosthead.com

Nitpicking i lusegenomet for at spore menneskehedens tidligere fodspor

En mandlig menneskelig hovedlus. Foto af Flickr-bruger Gilles San Martin

Parasitter har eksisteret i mere end 270 millioner år. For omkring 25 millioner år siden sluttede lus sig til den blodsugende fest og invaderede håret af gamle primater. Da de første medlemmer af Homo ankom til scenen for omkring 2, 5 millioner år siden, udnyttede lus den nye store ab på blokken for bedre at tilfredsstille dens fordøjelsesbehov. Som en ny genetisk analyse offentliggjort i dag i PLoS One viser, at udvinding af disse parasitter 'genomer kan give ledetråde til at forstå migrationsmønstrene for disse tidlige mennesker.

Den menneskelige lus, Pediculus humanus, er en enkelt art, men alligevel falder medlemmer i to forskellige lejre: hoved- og beklædningslus - opfindelsen af ​​tøj sandsynligvis sætter denne kløft i bevægelse. Hundreder af millioner af luseangreb forekommer hvert år rundt om i verden, de fleste af dem plager børn i skolealderen. Hvert år i USA alene invaderer lus fletninger og hestehale hos en 6 til 12 millioner børn mellem 3 og 11 år. Beklædningslus smitter derimod normalt hjemløse eller mennesker begrænset til flygtningelejre. Tøjelus - også benævnt kropslus - er mindre udbredt, men potentielt mere alvorligt, fordi de kan tjene som vektorer for sygdomme som tyfus, grøfteberegning og tilbagefaldende feber.

Forskere har undersøgt den genetiske mangfoldighed af hoved- og tøjlus i fortiden, men forskere fra Florida Museum of Natural History ved University of Florida besluttede at tappe endnu dybere ind i parasittenes genom og identificere nye sekvenser af DNA, der kunne bruges som mål for at spore lusevolution gennem tid og rum. Fra disse bestræbelser fandt de 15 nye molekylære markører, kaldet mikrosatellit loci, som kunne hjælpe med at afdække den genetiske struktur og avlshistorie bag forskellige luspopulationer - og potentielt deres tilsvarende mennesker efter eget valg.

Ved hjælp af disse genetiske signaler analyserede de genotyperne af 93 menneskelus taget til 11 forskellige steder over hele kloden, herunder Nordamerika, Cambodja, Norge, Honduras, Storbritannien og Nepal, blandt andre. De indsamlede lus fra hjemløse krisecentre, børnehjem og luseudryddelsesfaciliteter.

Det viste sig, at indavl er almindeligt hos menneskelus rundt om i verden. Lus i New York City delte de mest genetiske ligheder og pegede på de højeste niveauer af indavl fra undersøgelsesprøverne. Tøjelus havde en tendens til at have mere mangfoldighed end hovedlus, måske på grund af en utilsigtet flaskehalse af hovedlusbestanden på grund af høje niveauer af insekticider, som parasitterne regelmæssigt udsættes for. Som et resultat af gentagne indkørsler med anti-lus shampoo og spray, var det kun de hjerteligste skadedyr, der overlevede, hvilket begrænser befolkningens samlede mangfoldighed. Insekticidresistens er et almindeligt problem i hovedlus, men mindre af et problem med tøjlus. Forfatterne identificerede et muligt gen, der muligvis er ansvarlig for meget af hovedlussens medikamentresistens, skønt der er behov for yderligere undersøgelser for at bekræfte det.

Forskerne analyserede også lusens mangfoldighed for at se, hvordan det relaterer til menneskelig migration. De fandt fire forskellige genetiske klynger af lus: i tøjelus fra Canada, i hovedlus fra Nordamerika og Europa, i hovedlus fra Honduras og i alle asiatiske lus.

Her viser forfatterne et kort over lusens genetiske mangfoldighed. De farvede cirkler angiver prøveudtagningssteder, hvor de forskellige farver henviser til de vigtigste genetiske klynger, som forskerne identificerede. De grå flydende pile angiver foreslåede migrationer af moderne mennesker gennem historien, og de farvede pile repræsenterer den hypotetiske samvandring af mennesker og lus.

Foto fra Ascunce et al., PLoS One

Hvordan denne geografiske struktur afspejler menneskelig migration, skriver de, vil kræve mere prøveudtagning. Foreløbig kan de kun spekulere om implikationerne:

Selvom den er foreløbig, antyder vores undersøgelse, at den Mellemamerika-asiatiske klynge spejler den (menneskelige vært) kolonisering af den nye verden, hvis Mellemamerikanske lus var af indianeroprinnelig oprindelse, og Asien var kildebefolkningen for de første mennesker i Amerika, som det har været foreslået. USAs hovedlusbestand er muligvis af europæisk anstændigt, hvilket forklarer dens klynge med lus fra Europa. Inden for den nye verden kan den største forskel mellem USA og Honduras muligvis afspejle historien om de to store menneskelige bosættelser i den nye verden: den første befolkning i Amerika og den europæiske kolonisering efter Columbus.

Til sidst kunne genetiske markører i lus hjælpe os med at forstå samspillet mellem arkaiske hominider og vores moderne menneskelige forfædre, måske besvare spørgsmål som om Homo sapiens mødtes med gamle slægtninge i Asien eller Afrika foruden Homo neanderthalensis . Der findes adskillige slags lus-haplotyper eller grupper af DNA-sekvenser, der transmitteres sammen. Den første type stammer fra Afrika, hvor dens genetiske signatur er stærkest. En anden type dukker op i den nye verden, Europa og Australien, men ikke i Afrika, hvilket antyder, at den måske har udviklet sig først i en anden Homo- art, hvis base var i Eurasia snarere end Afrika. Hvis det er sandt, kan genetisk analyse give os en periode, hvor mennesker og andre Homo- grupper kom i kontakt. Og hvis de interagerede tæt nok til at udveksle lus, måske endda de parrede sig, spekulerer forskerne.

Så ikke kun kan den genetiske struktur for parasitpopulationer hjælpe os med at forudsige, hvordan infektioner spreder sig, og hvor mennesker vandrede, det kan give indsigt i vores liv i vores ældste forfædre.

Nitpicking i lusegenomet for at spore menneskehedens tidligere fodspor