悉尼科学家研究致命寄生虫，可成为男性避孕新方法

疟疾在2024年感染了2.82亿人，而2018年为2.38亿人，同一时期死亡人数从57.5万攀升至61万，这是世界卫生组织最新数据。大多数死亡患者不满五岁。

这些数字促使英国杂志上周发表社论称，世界卫生组织到2030年终结疟疾流行的全球目标已变得遥不可及。

但战胜这一人类最致命敌人之一的战斗，正引导科学家们走向越来越奇特且充满希望的方向。

在这场挫败疟疾的战斗中，一名士兵是克莱尔·塞耶斯博士。大约十年前，她走进墨尔本大学植物学学院，开始了她的博士研究。

被常春藤缠绕的植物学大楼，对于研究一种由吸血昆虫传播的疾病来说，似乎是个奇怪的地方。疟疾和植物有什么关系？

原来，这种可怕的寄生虫有着神秘的海藻祖先——并且为人类生育能力提供了一个关键的新见解。

塞耶斯被植物科学吸引，是因为疟原虫——一种单细胞寄生虫——含有一个关键的细胞器，类似于使叶子变绿的光合作用结构叶绿体。

疟原虫的远古祖先是水生光合作用藻类。这个微小的细胞器是其海洋历史遗存；它不再进行光合作用，但对疟原虫的生长至关重要。

“它在进化过程中保留了这种叶绿体类型的细胞器，”塞耶斯说，她现在是新南威尔士大学的分子生物学家。“这就是为什么我的博士导师在植物学学院。”

这种类似植物的结构可以作为疟疾无性阶段的新药物靶点。在该阶段，寄生虫钻入红细胞并迅速复制。红细胞大量破裂，导致高烧、贫血、器官衰竭和脑部炎症。

但塞耶斯的注意力很快被疟疾另一个奇特而迷人的元素吸引：其有性阶段。

她前往英国剑桥的韦尔科姆桑格研究所，随后又去了瑞典于默奥大学，以追寻这一兴趣——并踏上了发现一把尚未被识别的生育能力钥匙的道路。

“这完全被低估了，因为其生物学机制很复杂，”塞耶斯谈到疟疾的性生活时说。“但归根结底，这种寄生虫确实会产生精子和卵细胞，这太不可思议了。”

在疟疾感染者体内，极小比例的寄生虫——不到0.1%——会产生前体性细胞，称为配子体。

当蚊子叮咬感染者时，一些雄性和雌性配子体被吸入其肠道。

受进入蚊子体内后温度下降的触发，每个雄性细胞分裂成八条扭动的精子。这是地球上复杂生物体内DNA复制最快的实例之一：整个过程在15分钟内完成。

精子与卵子相遇形成合子，然后合子复制形成一个可移动的细胞，称为动合子，它附着在蚊子肠壁上，形成一种叫做卵囊的结构。

在这个坚韧的囊内，数千个具有感染性的子孢子在三周内形成，直到囊肿破裂，这些小生物蜂拥进入蚊子的唾液腺，准备感染下一个宿主。

破坏这一过程，就能阻止疟疾传播。

塞耶斯和她的同事筛选了寄生虫的数百个基因，以确定哪些基因对这种有性生殖至关重要。

他们系统地切除了寄生虫的部分基因。如果他们移除一个基因，由此产生的突变疟原虫无法感染啮齿动物宿主，他们就知道了该基因对生育能力很重要。

这一过程揭示了一个编码关键蛋白质复合物的基因。

塞耶斯说，破坏那个基因，“我的寄生虫会产生这些精子细胞，但它们没有细胞核”。这些精子细胞出来时蠕动着，准备投入战斗，但没有关键的DNA束，它们发射的是空包弹。

“我们认为那个基因会阻止雄性基因组的遗传，我们知道这对于合子的正常发育至关重要。”塞耶斯说。

基于这一发现的治疗方法可能需要至少十年才能发挥作用，从而阻止疟疾传播。

但这一发现的意义超越了这种寄生虫。利用AlphaFold（一个分析蛋白质结构的谷歌人工智能系统），塞耶斯和她的同事发现，这种关键蛋白质几乎存在于所有有性繁殖的物种中，包括人类。

“这种蛋白质保存得非常完好，并且在人类睾丸中含量丰富，”塞耶斯说。“那么它在做什么？”

除了揭示男性不育之谜外（对于大多数病例，医生无法确定原因），这一发现还可能引发对新型男性避孕药的探索。如果有一种药物能导致精子看起来正常，但无法使卵子受精，那会怎样？

这种寄生虫也可以用来加快其他生育研究的速度。许多研究依赖于小鼠，这拖慢了进展，因为研究人员必须等待动物性发育，而不是像疟原虫那样快速复制。

“我们都有一个共同的有性祖先，它产生了第一个卵子和精子。我们的想法是，存在一套核心的基础基因，所有精子都由此产生，”塞耶斯说。

“因为精子对生命如此重要，我们相信即使在疟疾精子中也存在一套基础蛋白质，我们可以将其作为发现工具，来解决更复杂的人类问题，”塞耶斯说。

塞耶斯已申请资金以进一步探索这些想法。

“我们所做的，是非常基础的生物学，心里怀着这些崇高的远景目标，”她在谈到自己意外的发现时说。“这确实证实了基础科学的重要性。”