遗传多样性有助于限制传染病

埃克塞特大学学者的新研究表明，遗传多样性有助于通过限制寄生虫的进化来减少疾病的传播。宿主多样性可以限制疾病爆发的想法并不新鲜。例如，农业中的作物单一栽培 - 缺乏遗传多样性 - 可能会遭受严重的疾病爆发，席卷整个人口。但为什么会这样呢?

由埃克塞特大学领导的这项研究提供了答案。为了研究宿主多样性对疾病传播的影响，研究人员使用了一种可以感染和杀死细菌的病毒。细菌使用称为CRISPR-Cas的复杂免疫系统进行自我保护，该系统可捕获病毒中的随机DNA片段。这种“遗传记忆”保护细菌免受未来感染。

CRISPR-Cas产生大量多样性，因为每种细菌都能捕获不同的病毒DNA。因此，在病毒暴露后，具有CRISPR-Cas免疫力的每种细菌都是独特的，因此群体中的多样性很高。这被证明是理想的，以测试宿主多样性是否以及为何限制疾病的传播。

在他们的实验中，研究人员分离出单个细菌，并在单一培养中培育它们，或在不同种群中将它们混合在一起。Stineke van Houte博士回忆道：“病毒可以在单一培养物上传播，但当个体细菌混合在一起时，病毒就会迅速灭绝。这表明我们的实验系统具有很强的单一作用。”

接下来，研究人员研究了与不同的细菌宿主群体相比，为什么病毒在单一栽培中更容易持续存在。他们发现，这是因为病毒的快速进化，其进化为克服了细菌宿主单一培养物的CRISPR-Cas免疫力。然而，对于在CRISPR-Cas系统中具有更多遗传多样性的混合细菌群体，病毒无法进化并因此灭绝。因此显示病毒进化高感染性的能力直接取决于宿主遗传多样性的水平。因此，将单一培养物混合在一起可以提高整个群体的免疫水平，这一特征称为群体免疫力。

这项关于细菌及其病毒的基础研究的概念性见解可能是一般性的，因此结论可能在未来应用于例如农业和保护生物学。该论文“原核生物适应性免疫系统的多样性产生的益处”发表在“ 自然 ”杂志上。