Pochodzenie malarii: na niebie i ziemi jest więcej rzeczy… / PJ KEELING, JC RAYNER

NOWA ERA ODKRYĆ PASOŻYTÓW

Naukowcy w ogóle, a może szczególnie parazytolodzy, zawsze byli napędzani potrzebą zdefiniowania krajobrazu, w którym pracują. Prawie natychmiast po tym, jak Charles Laveran po raz pierwszy dostrzegł mrugnięcie kryształu hemozoiny przez mikroskop, nastąpił pośpiech, aby kategoryzować te dziwne nowe organizmy – aby nadać etykiety fazom ich niezwykle złożonego cyklu życiowego i pogrupować je w gatunki. Po okresie okazjonalnie burzliwych sporów, w których rozróżnienie między Plasmodium vivax i Plasmodium ovale okazało się najtrudniejsze do rozwiązania, do 1922 roku zdefiniowano i nazwano cztery główne gatunki ludzkiego Plasmodium. Odkrywanie nowych gatunków Plasmodium u innych żywicieli trwało przez jakiś czas, a szczególnie złoty okres odkryć u małp azjatyckich miał miejsce na początku lat 60. XX wieku. Jednakże pod koniec lat 60. XX wieku niektórzy z najwybitniejszych malarologów na świecie poczuli, że mają wystarczająco pewny chwyt na rodzaj Plasmodium, aby móc go zdefiniować w eleganckich i definitywnych podręcznikach (Garnham, 1966; Coatney i in. 1971 ), uzupełnionych o pięknie szczegółowe ilustracje każdego gatunku, które są nadal szeroko stosowane w nauczaniu i prezentacjach badawczych do dziś. Jednocześnie ultrastruktura i filogeneza molekularna połączyły się, aby dać nam równie dobrze zdefiniowany pogląd na szersze miejsce Plasmodium na drzewie życia i wśród jego bliskich krewnych w typie Apicomplexa.

Jednakże w ciągu ostatnich 5 lat jasny i ostateczny światopogląd opisany w tych podręcznikach został radykalnie zmieniony przez kolejne fale nowych odkryć, napędzanych przez połączenie technologii diagnostyki molekularnej i szeroko zakrojonych wysiłków w zakresie pobierania próbek. Niektóre z tych poszukiwań obejmują żmudne obserwacje rozmazów krwi dzikich zwierząt i byłyby natychmiast rozpoznawalne dla pierwotnych pionierów Plasmodium . Inne wydawałyby się zupełnie obce, obejmując odchody małp zebrane z leśnych poszycia w Afryce Zachodniej i masowe badania molekularne największych na świecie ekosystemów raf koralowych. Łącznie te badania wymusiły ponowną ocenę pochodzenia najbardziej śmiercionośnego gatunku ludzkiej malarii, Plasmodium falciparum, źródła gatunku pasożyta malarii u gryzoni, a nawet samego pochodzenia samego typu Apicomplexa.

NIEOCZEKIWANE ROLE KORALOWCÓW I FOTOSYNTEZY W EWOLUCJI KOMPLEKSU API

Śledząc historię ewolucji od Plasmodium wstecz przez jego krewnych apicomplexan i dalej, był punkt, w którym powstał pasożytniczy styl życia, który charakteryzuje całą linię apicomplexan. Znalezienie tego punktu w czasie i wyjaśnienie, jak i dlaczego nastąpiła ta ogromna transformacja, od dawna były trudnymi pytaniami. Ponad dekadę temu odpowiedzi przybrały nieoczekiwany obrót wraz z odkryciem, że Plasmodium i inne apicomplexan zawierały plastyd (ogólnie nazywany „apikoplastem”; McFadden i in. 1996; Wilson i in. 1996 ; Kohler i in. 1997 ), organellum zwykle wykorzystywane przez rośliny i glony do fotosyntezy. Pytanie stało się więc bardziej precyzyjne, ale dziwniejsze: w jaki sposób przypuszczalnie fotosyntetyczny przodek przekształcił się w obligatoryjnego wewnątrzkomórkowego pasożyta zwierząt? Niedawno, dzięki pewnym tradycyjnym poszukiwaniom organizmów, te dwa pytania połączyły się w nowy sposób spojrzenia na głębokie pochodzenie apikompleksów.

Kluczowe dla tego nowego zrozumienia było odkrycie żyjących potomków niedawnego przodka apicomplexanów – w rzeczywistości fotosyntetycznych członków linii apicomplexanów (Moore i in. 2008 ). Chromera i Vitrella to dwa nowe rodzaje w pełni fotosyntetycznych glonów, które zostały wyizolowane z raf koralowych i rozgałęziają się w pobliżu podstawy typu Apicomplexa w molekularnych drzewach filogenetycznych (Moore i in. 2008 ; Janouskovec i in. 2010 ) ( Rys. 1 ). Genomy plastydów obu zostały w pełni zsekwencjonowane i wykazały, że plastydy apicomplexanów pochodzą z tego samego endosymbionta krasnorostów, który również dał początek plastydom glonów dinoflagellata i stramenopile (Janouskovec i in. 2010 ). Dane sekwencyjne plastydów Chromera i Vitrella ujawniły również inne nieoczekiwane odkrycie. Gdy porównano je z danymi sekwencjonowania środowiska bakteryjnego, stało się oczywiste, że populacje mikroorganizmów środowiskowych są silnie zanieczyszczone sekwencjami z genomów plastydów eukariotycznych, prawdopodobnie pochodzących z sinic. Porównanie tych przypadkowych, ale obszernych badań sekwencji plastydów ze znanymi genomami plastydów ujawniło, że Chromera i Vitrella to tylko wierzchołek góry lodowej: istnieje kilka nowych i nieznanych linii plastydów, wszystkie skupiające się u podstawy apikompleksanów. Co godne uwagi, wszystkie z nich są specyficznie związane ze środowiskami raf koralowych: próbki koralowców konsekwentnie zawierają sekwencje z plastydów związanych z apikompleksanami, a wiele innych środowisk, z których wiele jest znacznie dokładniej badanych, nie. Niektóre z nich są związane z Chromera i Vitrella , większość to nowe i niezależne linie (Janouskovec i in . 2012 , 2013 ). Rzeczywiście, najczęstszym krewnym apikompleksów z koralowców jest nowa linia znana jedynie jako Apicomplexan Related Lineage-5 (ARL-V: Ryc. 1 ). ARL-V jest najbliższym znanym krewnym apikompleksów, ale jego biologia jest całkowicie nieznana: jak dotąd zdefiniowano go jedynie na podstawie sekwencji DNA (Janouskovec i in . 2012 , 2013 ).

Koral nigdy nie był uważany za szczególnie ważne siedlisko dla apikompleksów (zbadano tylko jednego, jak dotąd niezidentyfikowanego pasożyta koralowca, znanego jako genotyp N), ale te nowe dane sugerują coś znacznie więcej – że koral może być kolebką pochodzenia apikompleksów (Toller i in. 2002 ). Możliwe, że związek między przodkiem apikompleksów a zwierzętami rozpoczął się jako korzystny dla obu stron, oparty na fotosyntezie, ze starożytną i prawdopodobnie obecnie wymarłą linią koralowców, podobnie jak związek między współczesnymi koralowcami a zooksantellami. Później związek ten osłabł i stał się jednostronny, być może gdy linia prowadząca do apikompleksów utraciła fotosyntezę, ale zachowała zdolność do inwazji na komórki koralowców. To przechyliłoby szalę na korzyść związku bardziej podobnego do pasożytniczych, które widzimy dzisiaj. Ta historia brzmi zachęcająco i może nawet być częściowo prawdziwa, ale prawda jest prawie na pewno bardziej złożona. Na początek, wiadomo, że inna linia rozgałęzia się u podstawy apikompleksów, a jej członkowie nie są ani pasożytniczy, ani fotosyntetyczni. Zamiast tego kolpodellidy są wolno żyjącymi heterotrofami, które wydają się specjalizować w atakowaniu i zjadaniu innych eukariotów, wykorzystując aparat pokarmowy homologiczny do kompleksu wierzchołkowego (Kuvardina i in. 2002; Leander i Keeling, 2003 ). Dokładny związek między kolpodellidami, Chromera, Vitrella i apikompleksami pozostaje niejasny, więc jest za wcześnie, aby wyciągnąć jednoznaczne wnioski na temat tego, który, jeśli którykolwiek, rodzaj linii przeszedł do obligatoryjnego pasożytnictwa. Jednak niemal idealna korelacja między fotosyntetycznymi członkami linii a koralowcami daje nam szereg nowych intrygujących tropów do prześledzenia (Janouskovec i in. 2010, 2012, 2013 ). Pozostaje pytanie, czy rozwiążą one ostateczne źródło pasożytnictwa apikompleksowego, ale przynajmniej zapewniły nam zupełnie nowy kontekst, w którym możemy zbadać to zagadnienie, i nowe perspektywy, z których możemy spojrzeć na pasożyty.

ZNALEZIENIE POWIĄZAŃ W NIEOCZEKIWANYCH MIEJSCACH – PLASMODIUM NIETOPERZA ODKRYWA NOWE WNIOSKI NA TEMAT POCHODZENIA MALARII GRYZONI

Tak jak badania raf koralowych zrewolucjonizowały nasze rozumienie pochodzenia typu Apicomplexa, jeszcze nowsze badanie pasożytów apicomplexa u nietoperzy zapoczątkowało nową rewolucję, tym razem w naszym rozumieniu pochodzenia pasożytów gryzoni. Pasożyty Plasmodium infekujące gryzonie zostały po raz pierwszy zaobserwowane w 1948 roku przez dwóch belgijskich naukowców, Vincke i Lips, na terenie dzisiejszej Demokratycznej Republiki Konga (Vincke i Lips, 1948 ). Ten początkowy opis sporozoitów Plasmodium u zakażonego komara doprowadził do serii wypraw, które zdefiniowały szereg gatunków Plasmodium infekujących afrykańskie szczury gęstwinowe (głównie gatunki Grammomys i Thamnomys ). Cztery gatunki, Plasmodium berghei, Plasmodium yoelii, Plasmodium chabaudi i Plasmodium vinckei , zostały przeniesione na myszy laboratoryjne, gdzie okazały się niezwykle przydatnymi narzędziami do zrozumienia biologii malarii. Te gatunki gryzoni są niezakaźne dla ludzi, co sprawia, że ​​praca z nimi w warunkach laboratoryjnych jest prosta. Chociaż udowodniły kontrowersyjne modele dla określonych aspektów patologii malarii (Craig i in. 2012 ), nie ma wątpliwości, że oferują również wiele całkowicie unikalnych zalet i umożliwiły eksperymenty i podejścia, które po prostu nie byłyby możliwe bez nich. Co najważniejsze, gatunki gryzoni Plasmodium umożliwiły systematyczną analizę stadiów wątroby i komarów, które są technicznie wymagające lub nawet niedostępne podczas pracy z pasożytami ludzkimi (Lindner i in. 2012 ), i okazują się podatne na wysokoprzepustową genetykę eksperymentalną i systematyczną immunologię. Chociaż przenoszenie wyników badań dotyczących Plasmodium u gryzoni na ludzi zawsze będzie miało kluczowe znaczenie dla walidacji i niektórych zagadnień, takich jak badanie interakcji żywiciel-pasożyt, które mogą szybko rozwijać się między gatunkami, to ogólnie rzecz biorąc pasożyty afrykańskiego szczura gęstożernego okazały się nieocenione w badaniach podstawowego metabolizmu i biologii Plasmodium.

Jednakże, chociaż mogły okazać się dobrodziejstwem eksperymentalnym, to wpasowanie się tych pasożytów gryzoni w ogólny obraz filogenezy Plasmodium zawsze było w pewnym sensie anomalią, leżącą wyraźnie poza promieniowaniem Plasmodium naczelnych , które obejmuje pasożyty ludzkie, ale bez innych bliskich krewnych (Escalante i in. 1998 ). Dzieje się tak głównie dlatego, że istnieje tylko bardzo niewiele próbek Plasmodium gryzoni – od czasu tych pierwszych wypraw w latach 40. i 50. XX wieku nie uzyskano żadnych nowych izolatów Plasmodium gryzoni , chociaż próbki z tych pierwszych wypraw niedawno stały się ponownie dostępne dla badaczy za pośrednictwem nowego repozytorium, z którego mogą wyłonić się nowe gatunki ( http://www.malariaresearch.eu ). Potrzebna była nowa wyprawa do Afryki Zachodniej, podobna w pionierskim duchu do tych przeprowadzonych ponad 50 lat temu, aby zapewnić pewien kontekst. Badanie nietoperzy w odległych lasach Gwinei, Liberii i Wybrzeża Kości Słoniowej ujawniło wiele pasożytów hemosporidiowych, w tym dwa gatunki Plasmodium (Schaer i in. 2013 ). Gatunki te, Plasmodium voltaicum i Plasmodium cyclopsi, zostały wcześniej zidentyfikowane, ale sklasyfikowane tylko na podstawie morfologii. Filogeneza molekularna nowych próbek, wykorzystująca kombinację genów mitochondrialnych, apikoplastowych i jądrowych, ujawniła zaskakujące odkrycie, że te pasożyty nietoperzy należą do kladu gryzoni Plasmodium (podsumowanego na ryc. 2 ), pomimo odległego ewolucyjnego pokrewieństwa między ich ssaczymi gospodarzami (Schaer i in. 2013 ). Zmiana żywiciela u gatunków Plasmodium jest dobrze udokumentowana w pracach nad pasożytami ptaków (Ricklefs i Fallon, 2002 ; Ricklefs i in. 2004 ; Beadell i in. 2009 ), chociaż nie była tak często opisywana w przypadku gatunków ssaków. W tym przypadku zmiana może być ułatwiona przez fakt, że afrykańskie szczury gęsiówki są nadrzewne, a zatem przypuszczalnie są narażone na te same wektory Anopheles, co gatunki nietoperzy. Oczywiste jest, że potrzebne są dalsze prace, w tym ekscytująca perspektywa próby przeniesienia niektórych z tych gatunków nietoperzy Plasmodium na gryzonie laboratoryjne, ale ponownie to odkrycie podkreśla, że ​​systematyczne przesiewanie szerokiej gamy okazów biologicznych, podejście, które nieco wyszło z łask w dziedzinie Plasmodium, może przynieść nowe i całkowicie nieoczekiwane spostrzeżenia.

PRÓBKI KAŁÓW PROWADZĄ DO NOWEGO ZROZUMIENIA POCHODZENIA P. FALCIPARUM

Być może najbardziej rozpowszechnionym przykładem tej nowej fali odkryć Plasmodium jest seria artykułów badających pochodzenie P. falciparum, gatunku, który powoduje niemal wszystkie zgony ludzi z powodu malarii. Już od najwcześniejszych dni odkrycia Plasmodium ustalono, że małpy afrykańskie są naturalnie zarażane Plasmodium reichenowi , pasożytem, ​​który był morfologicznie niemal identyczny z ludzkim P. falciparum , ale wydawał się być odrębnym gatunkiem (Reichenow, 1920 ). Tylko jeden izolat P. reichenowi został kiedykolwiek uzyskany do badań, od dzikiego szympansa, który został przetransportowany do USA w latach 50. (Collins i in. 1986 ). Tam sprawa pozostała w zawieszeniu przez dziesięciolecia, a P. falciparum i P. reichenowi uważano za gatunki siostrzane całkowicie wyizolowane ze wszystkich innych znanych Plasmodium . W ciągu ostatnich pięciu lat pogląd ten został gruntownie przebudowany na wiele sposobów (Rayner i in. 2011 ), w tym za pomocą wykorzystania mocy nowoczesnych technik molekularnych do badania próbek, o których nasi przodkowie poszukujący pasożytów nigdy by nie pomyśleli – odchodów małp człekokształtnych. Takie niezwykłe próbki były wymagane, ponieważ w przeciwieństwie do nietoperzy, a nawet bardziej niż rafy koralowe, dziko żyjące małpy afrykańskie są ściśle chronione, a inwazyjne metody chwytania i zbierania dzikich naczelnych są wyraźnie nie do pomyślenia. Jednak krew małp jest dostępna w bardzo ograniczonych okolicznościach z próbek pobranych w celu nadzoru nad zdrowiem zwierząt w niewoli, a w 2009 r. badanie próbek pobranych od dwóch szympansów domowych ujawniło to, co wydawało się być nowym gatunkiem pasożyta związanego z P. falciparum, Plasmodium gaboni (Ollomo i in. 2009 ). Następnie przeprowadzono serię podobnych badań z wykorzystaniem niewielkiej liczby próbek pobranych od małp człekokształtnych w niewoli, których wyniki lub interpretacje były nieco sprzeczne, chociaż wszyscy zgodzili się, że różnorodność pasożytów związanych z P. falciparum u małp człekokształtnych wydaje się być znacznie większa, niż wcześniej sądzono, a potencjalnie większa niż można by uznać za jeden gatunek (Rich i in. 2009 ; Duval i in. 2010 ; Prugnolle i in. 2010 ).

Odkrycie, że DNA Plasmodium można amplifikować z próbek kału (Prugnolle i in. 2010 ), które można nieinwazyjnie zbierać w dużych ilościach z wielu miejsc, wygenerowało wystarczającą wielkość próbki, aby wyjaśnić tę kwestię, tak jak podobne badania RNA wirusa związanego z HIV z próbek kału małp człekokształtnych wyjaśniły pochodzenie ludzkiego HIV (Keele i in. 2006 ). Badanie prawie 3000 takich próbek ujawniło sześć kladów pasożytów związanych z P. falciparum, obecnie zbiorczo określanych jako podrodzaj Laverania (Liu i in. 2010 ). Wszystkie sześć kladów Laverania wydawało się być specyficznych dla gatunku żywiciela, przynajmniej u zwierząt żyjących na wolności, przy czym niektóre gatunki zakażały tylko szympansy, a inne tylko goryle, nawet gdy gatunki małp człekokształtnych są sympatryczne. Co najważniejsze, wszystkie ludzkie sekwencje P. falciparum skupiają się w promieniowaniu pasożyta specyficznego dla goryli, co oznacza, że ​​epidemia ludzkiego P. falciparum jest wynikiem pojedynczego zdarzenia transmisji z tego gatunku pasożyta goryla, który jest obecnie określany jako Plasmodium praefalciparum. Podczas gdy definicja tych powiązanych z P. falciparum kladów jako pojedynczych gatunków może nie pasować do klasycznych definicji ze względu na obecny brak danych morfologicznych, niemożność uzyskania próbek krwi od dziko żyjących małp człekokształtnych, w połączeniu z częstym występowaniem mieszanych infekcji w obrębie tego samego zwierzęcia sprawi, że ta bardziej rygorystyczna bariera nazewnictwa będzie trudną, jeśli nie niemożliwą, przeszkodą do pokonania. Jednak badania te wyraźnie pokazują, że P. falciparum nie jest sierotą, za którą kiedyś uważano, ale podobnie jak gatunek gryzoni Plasmodium, zagnieżdża się w znacznie szerszym promieniowaniu pokrewnych gatunków u pokrewnych żywicieli, przy czym przełączanie żywicieli występuje w niektórych gałęziach, a nie w innych (podsumowano na ryc. 2 ).

PRZEJŚCIE OD DIAGNOSTYKI DO DEFINICJI – siła genomów

Te trzy odkrycia to nie jedyne przykłady niedawnych zmian w naszym rozumieniu tego, jak i skąd pochodzą pasożyty apikompleksowe – ustanowienie częstej odzwierzęcej transmisji Plasmodium knowlesi z makaków na ludzi w Malezji (Singh i in. 2004 ) lub podział P. ovale na dwa podgatunki (Sutherland i in. 2010 ) – oba stanowią kolejne dowody na to, że jesteśmy w trakcie radykalnej reorganizacji filogenezy Plasmodium . Dlaczego, dekady po początkowym okresie odkrycia Plasmodium, dzieje się to? Częścią odpowiedzi jest po prostu to, że teraz szukamy w nowych miejscach – wszystkie badania omówione w tym przeglądzie opierają się na badaniu próbek, które wcześniej nie byłyby brane pod uwagę w systematycznych badaniach, albo z powodu trudności logistycznych w ich uzyskaniu (takich jak łapanie dużej liczby nietoperzy), albo dlatego, że wcześniej nie zdawano sobie sprawy, że zawierają użyteczne informacje (takie jak odchody małp człekokształtnych lub próbki z raf koralowych). Jednak kluczowa część odpowiedzi, jak w przypadku większości naukowych przełomów, leży w postępie technologicznym – w tym przypadku systematycznym stosowaniu sekwencjonowania DNA. Pierwsza fala łowców pasożytów mogła zdefiniować to, co widziała, tylko na podstawie mikroskopii i cech morfologicznych. Nowa fala, prowadzona przez naukowców badających malarię ptaków, gdzie próbki zawsze były ograniczone, może wykorzystywać wysoce czułą PCR do wykrywania, szereg powiązanych sekwencji genomu, aby zapewnić potencjalne cele do amplifikacji, a w przypadku pochodzenia Apicomplexa, masowe badania molekularne całych ekosystemów mikrobiologicznych, z których można wyłuskać sekwencje.

Sukces tych podejść oznacza, że ​​kwestia morfologii stała się w rzeczywistości nieco kontrowersyjna, a niektórzy badacze kwestionują ważność identyfikacji gatunków w oparciu wyłącznie o środki molekularne i podkreślają, że morfologia zawsze będzie odgrywać kluczową rolę w definiowaniu gatunków apicomplexan (Perkins i in. 2011 ; Valkiunas i in. 2011 ). Chociaż mogą występować różnice w nacisku, większość badaczy zgodziłaby się, że mikroskopia i morfologia zawsze będą odgrywać kluczową rolę w naszym zrozumieniu gatunków Plasmodium i Apicomplexan i powinny pozostać złotym standardem identyfikacji gatunków (Perkins, 2014 ), tak jak mikroskopia pozostaje złotym standardem diagnostyki klinicznej. Jednak nie ma również wątpliwości, że w niektórych okolicznościach, takich jak w przypadku gatunków afrykańskich małp człekokształtnych Plasmodium lub zamieszkującego koralowce ARL-V, definicje morfologiczne będą powolne, jeśli nie niemożliwe do wykonania. Na przykład, próbki od dziko żyjących małp człekokształtnych, na przykład, słusznie nigdy nie będą możliwe do uzyskania z powodu ograniczeń etycznych, a podczas gdy oportunistyczne badanie próbek pobranych ze względów zdrowotnych od małp człekokształtnych w niewoli jest czasami możliwe, częstotliwość wielokrotnych zakażeń różnymi gatunkami Laverania utrudni interpretację w większości przypadków. W przypadku głębszych przodków apikompleksów, po prostu nigdy nie będzie możliwe uzyskanie próbek, z których można przeprowadzić identyfikację morfologiczną. Do czasu, aż dane morfologiczne staną się dostępne, jeśli w ogóle, społeczność naukowa wyraźnie potrzebuje jakiegoś rodzaju ram do omawiania ustaleń i definicji, a te ramy obecnie opierają się na filogenezie molekularnej. Podczas gdy takie podejście może być dla niektórych mniej strawne, jest ono dalekie od unikalnego podejścia – na przykład badania w dziedzinie ekologii bakterii radzą sobie z dużą liczbą niezidentyfikowanych „taksonów molekularnych” od ponad dekady.

Podczas gdy diagnostyka molekularna z pewnością pozostanie, a w niektórych przypadkach może nigdy nie zostać zastąpiona innymi metodami diagnostycznymi, kluczowe jest, aby w przypadku tych nowych gatunków wyjść poza prostą diagnozę i przejść do jasnej definicji. Ważnym elementem tego będzie wygenerowanie kompletnych sekwencji genomu dla wszystkich tych nowych pasożytów. Jeszcze kilka lat temu wydawałoby się to bardzo odległą perspektywą, ale pojawienie się technologii sekwencjonowania nowej generacji oznacza, że ​​powinniśmy teraz oczekiwać dość szybkiego postępu w kierunku pełnych definicji genomicznych. W niektórych przypadkach, gdy próbki są ograniczone lub mają ograniczoną jakość, wygenerowanie kompletnych genomów będzie trudne nawet przy użyciu tych nowych technologii. Jednak wyzwania te nie różnią się radykalnie od tych, z którymi mierzą się mikrobiolodzy środowiskowi, którzy często muszą radzić sobie z nieuprawianymi organizmami lub badaniami genetycznymi populacji ludzkich gatunków Plasmodium, gdzie celem jest wydobycie maksymalnej ilości informacji genomicznych z najmniejszej możliwej objętości próbek klinicznych, takich jak zaschnięte plamy krwi. Postępy w dziedzinie genetyki populacyjnej ludzkiego Plasmodium , takie jak metody trawienia ludzkiego DNA bez ingerencji w DNA Plasmodium (Oyola i in. 2013 ) lub hybrydowe metody wychwytywania w celu wyodrębnienia materiału Plasmodium z mieszanych próbek (Melnikov i in. 2011 ), z pewnością znajdą zastosowanie nawet w przypadku najtrudniejszych próbek, takich jak niewielkie objętości krwi nietoperzy.

Gdy tylko zostaną wygenerowane genomy tych nowych gatunków, genomika porównawcza, miejmy nadzieję, doprowadzi do konkretnych hipotez, które będzie można przetestować eksperymentalnie. W przypadku Laverania , genomy istnieją tylko dla dwóch członków podrodzaju, P. falciparum i P. reichenowi (Otto, Newbold & Berriman, rękopis przesłany), a dotychczas niezgłoszony genom P. praefalciparum będzie wyraźnie bardzo interesujący dla zrozumienia pochodzenia ludzkiego P. falciparum i ciężkiej patogenezy malarii. Genomika porównawcza rzuci również światło na jeden z najciekawszych aspektów pasożytów Laverania, ich pozornie ścisłe ograniczenie żywiciela. Ostatnie badania in vitro sugerują, że w przypadku P. falciparum, specyficzność żywiciela może wynikać przynajmniej częściowo ze specyficzności w krytycznej interakcji białko-białko, która pośredniczy w inwazji erytrocytów (Wanaguru i in. 2013 ). Kompletne genomy z wielu gatunków Laverania pozwolą na znacznie bardziej kompleksowe przetestowanie tej hipotezy. Podobnie genomy P. voltaicum i P. cyclopsi będą bardzo interesujące w porównaniu z genomami pasożytów gryzoni. Fakt, że cały cykl życia Plasmodium można odtworzyć w tych modelach gryzoni, pozwoli na znacznie bardziej systematyczną analizę czynników kontrolujących przełączanie się między żywicielami nietoperzami i gryzoniami, w tym analizę stadiów komarów i wątroby. Jeśli chodzi o głębsze ewolucyjne pochodzenie apikompleksów jako całości, kompletne sekwencje genomów dla obu hodowanych krewnych, Chromera i Vitrella, są stosunkowo prostym problemem i oba są obecnie w toku. Te genomy powinny umożliwić pewne spostrzeżenia na temat szeregu interesujących pytań dotyczących starożytnego przejścia od wolno żyjącego fototrofa do obligatoryjnego pasożyta, a być może nawet wygenerować bardziej szczegółowe hipotezy dotyczące możliwej roli koralowców w pochodzeniu pasożytnictwa. Jednakże istotną częścią układanki w zrozumieniu pochodzenia apikompleksów pozostają niehodowane, niezidentyfikowane i w zasadzie nieznane linie rozwojowe, zwłaszcza ARL-V, który jest najbliższym krewnym apikompleksów, jakiego obecnie znamy, ale którego nigdy nie udało się jeszcze zobaczyć pod mikroskopem.

WNIOSKI I DROGA NAPRZÓD: POTRZEBA SYSTEMATYKI I POROZUMIENIA

Nie ma wątpliwości, że czeka nas wiele nowych odkryć, szczególnie gdy sekwencjonowanie genomu staje się stosowalne do coraz mniejszych i bardziej złożonych próbek. W tej końcowej sekcji podkreślamy szereg wyzwań, które czasami dręczyły tę dziedzinę w przeszłości, i sugerujemy sposoby, w jakie społeczność może iść naprzód w bardziej systematyczny i rygorystyczny sposób.

WSPARCIE FINANSOWE

JCR był wspierany przez Wellcome Trust (numer grantu 098051) i National Institutes of Health (numer grantu R01 AI58715). PJK był wspierany przez Canadian Institutes for Health Research (numer grantu MOP-42517) i stypendium od John Simon Guggenheim Foundation. PJK jest starszym pracownikiem naukowym Canadian Institute for Advanced Research.