DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1678349
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41659956
تاريخ النشر: 2026-01-22
المؤلف: Shuang Liu وآخرون
الموضوع الرئيسي: الأمراض المعدية المنقولة بواسطة الناقلات
نظرة عامة
تستكشف هذه الورقة البحثية الجينومات الميتوكوندرية لأربعة أنواع من القراد: *Haemaphysalis warburtoni*، *Ixodes crenulatus*، *Rhipicephalus bursa*، و*Rhipicephalus pumilio*، مما يمثل أول تسلسل وتوصيف لهذه الجينومات. باستخدام منصة Illumina NovaSeq 6000، تقارن الدراسة هذه الجينومات مع تلك الخاصة بـ 150 نوعًا آخر من القراد الصلب. تكشف النتائج عن انحياز كبير في محتوى AT في الجينومات الميتوكوندرية، حيث يتراوح محتوى A+T بين 72.28% و81.06%، وأنماط استخدام كودون مميزة تنتهي بشكل أساسي بـ A أو U. تؤكد التحليلات النشوء والتطور المستندة إلى 13 جينًا مشفرًا للبروتين (PCGs) على أحادية عائلة Ixodidae وتوضح علاقاتها التطورية.
توفر الدراسة موردًا جينوميًا أساسيًا للبحوث المستقبلية في علم الأوبئة الجزيئية، وتحديد الأنواع، والدراسات التطورية داخل القراد، وخاصة في عائلة Ixodidae. من خلال الاستفادة من الجينومات الميتوكوندرية، تعالج الأبحاث قيود التعريف التقليدي من خلال الخصائص الشكلية، مما يعزز دقة تحديد الأنواع وحل العلاقات النشوء والتطور. تعتبر هذه الدراسة مهمة لتعزيز فهم تصنيف القراد وتساهم في الجهود المبذولة في السيطرة على الأمراض المنقولة بواسطة القراد وتقييم المخاطر الصحية العامة.
مقدمة
القراد (Acari: Ixodida) هي مفصليات دمويّة مهمة تؤثر على مجموعة واسعة من الفقاريات، باستثناء الأسماك، وتعتبر ثاني أكبر ناقلات لنقل مسببات الأمراض بعد البعوض. وهي مسؤولة عن مجموعة متنوعة من المشاكل الصحية لدى البشر والحيوانات، بما في ذلك الأمراض الشديدة مثل مرض لايم وحمى الجبال الصخرية، وتزداد تأثيراتها بسبب عوامل مثل الاحتباس الحراري وزيادة التفاعلات بين البشر والطبيعة. يتجاوز العبء الاقتصادي لإدارة القراد والأمراض المنقولة بواسطة القراد 7 مليارات دولار سنويًا، مما يبرز أهمية فهم بيولوجيا القراد وتصنيفه.
على الرغم من التقدم في أبحاث القراد، بما في ذلك اكتشاف أنواع جديدة وتطبيق تقنيات البيولوجيا الجزيئية، لا تزال العديد من العلاقات النشوء والتطور بين القراد غير محسومة. اعتمدت التصنيفات التقليدية على الخصائص الشكلية، لكن الدراسات الحديثة تشير إلى أن الجينومات الميتوكوندرية (mtDNA) تقدم أساسًا أكثر موثوقية للتحليل النشوء والتطور نظرًا لتناسقها الهيكلي ووراثتها الأمومية. تقدم هذه الدراسة أول تسلسل كامل للجينوم الميتوكوندري لأربعة أنواع من القراد: Haemaphysalis warburtoni، Ixodes crenulatus، Rhipicephalus bursa، وRhipicephalus pumilio. من خلال دمج هذه التسلسلات الجديدة مع البيانات الموجودة من 150 نوعًا من القراد الصلب، تهدف الأبحاث إلى تعزيز قاعدة البيانات الجزيئية للقراد وتوفير علامات جينية حاسمة لتحديد الأنواع والتصنيف، مما يعزز فهمنا لتطور القراد وآليات نقل مسببات الأمراض.
طرق البحث
في هذا القسم، يصف المؤلفون المواد والأساليب المستخدمة في أبحاثهم التي تشمل أربعة عينات تم تسلسلها حديثًا من الصين، كما هو موضح في الجدول التكميلي 1. تم تصنيف العينات مورفولوجيًا بناءً على الميزات الرئيسية وتم تأكيدها من خلال تسلسل وحدة الأكسيداز السيتوكرومي c I (cox1). بعد جمع العينات، تم حفظها في إيثانول بنسبة 95% وتخزينها عند -80 درجة مئوية للاستخدام المستقبلي.
تم تقسيم العينات إلى مجموعتين: واحدة لاستخراج الحمض النووي والأخرى احتفظت كعينات مرجعية في متحف الطفيليات بجامعة دالي، مع أرقام مرجعية DLUP3010-DLUP3013. تم استخراج الحمض النووي الجينومي الكلي من القراد الفردي باستخدام مجموعة TIANamp للحمض النووي الجينومي، وفقًا لبروتوكولات الشركة المصنعة. تضمن هذا النهج الدقيق سلامة وموثوقية التحليل الجيني الذي تم إجراؤه في الدراسة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في الورقة البحثية النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يسلط الضوء على النتائج المهمة التي تدعم الفرضيات أو أسئلة البحث المطروحة سابقًا في الدراسة. يتم عادةً توضيح البيانات من خلال الجداول أو الرسوم البيانية أو الأشكال، والتي توفر تمثيلًا بصريًا للنتائج، مما يسهل تفسير الاتجاهات والأنماط.
قد يتضمن القسم أيضًا تحليلات إحصائية تتحقق من النتائج، مثل قيم p أو فترات الثقة، مما يشير إلى موثوقية وأهمية النتائج. بشكل عام، يخدم هذا القسم لنقل الاكتشافات الأساسية للبحث بشكل مختصر، مما يمهد الطريق للمناقشات والاستنتاجات اللاحقة.
المناقشة
تقدم هذه الدراسة أول تسلسل وتوصيف للجينومات الميتوكوندرية لأربعة أنواع من القراد: *Haemaphysalis warburtoni*، *Ixodes crenulatus*، *Rhipicephalus bursa*، و*Rhipicephalus pumilio*. باستخدام استراتيجية تسلسل الجينوم الكامل على منصة Illumina NovaSeq 6000، قام الباحثون بإنشاء مكتبات جينومية وأجروا تسلسلًا مزدوج النهاية، محققين بيانات عالية الجودة مع أعماق تسلسل متوسطة تتراوح من 114.68X إلى 5938.68X. احتوت الجينومات الميتوكوندرية لـ 154 نوعًا من القراد التي تم تحليلها على 37 جينًا قياسيًا، مع أطوال تتراوح من 14,463 bp إلى 15,307 bp، وأظهرت تفضيلًا ملحوظًا لمحتوى A+T، متسقة مع النتائج السابقة في الجينومات الميتوكوندرية للقراد.
كشفت التحليلات النشوء والتطور المستندة إلى 13 جينًا مشفرًا للبروتين عن علاقات قوية بين عائلة Ixodidae، مؤكدة على أحاديتها ومقدمة رؤى حول الديناميات التطورية لهذه الأنواع. وجدت الدراسة أن معظم الجينات المشفرة للبروتين خضعت لاختيار تنقيحي، كما يتضح من نسب Ka/Ks التي تقل عن 1، مع ظهور *atp8* بأعلى معدل تطوري. تؤكد النتائج على فائدة الجينومات الميتوكوندرية في حل الغموض التصنيفي وتعزيز فهم تطور القراد، بينما تسلط الضوء أيضًا على الحاجة إلى تحليلات متكاملة مع بيانات الجينوم النووي لتوضيح العلاقات النشوء والتطور الأعمق داخل القراد. بشكل عام، تسهم هذه الأبحاث بشكل كبير في علم الأوبئة الجزيئية وتحديد الأنواع للقراد، وهو أمر حاسم لإدارة تأثيرها على صحة الإنسان والحيوان.
DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1678349
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41659956
Publication Date: 2026-01-22
Author(s): Shuang Liu et al.
Primary Topic: Vector-borne infectious diseases
Overview
This research paper investigates the mitochondrial genomes of four tick species: *Haemaphysalis warburtoni*, *Ixodes crenulatus*, *Rhipicephalus bursa*, and *Rhipicephalus pumilio*, marking the first sequencing and annotation of these genomes. Utilizing the Illumina NovaSeq 6000 platform, the study compares these genomes with those of 150 other hard tick species. The findings reveal a significant AT bias in the mitochondrial genomes, with A+T content ranging from 72.28% to 81.06%, and distinct codon usage patterns predominantly ending in A or U. Phylogenetic analysis based on 13 protein-coding genes (PCGs) confirms the monophyly of the Ixodidae family and elucidates their evolutionary relationships.
The study provides a foundational genomic resource for future research in molecular epidemiology, species delimitation, and evolutionary studies within ticks, particularly in the Ixodidae family. By leveraging mitochondrial genomes, the research addresses the limitations of traditional morphological identification, enhancing the accuracy of species identification and the resolution of phylogenetic relationships. This work is significant for advancing understanding of tick systematics and contributes to efforts in tick-borne disease control and public health risk assessment.
Introduction
Ticks (Acari: Ixodida) are significant hematophagous arthropods that affect a wide range of vertebrates, excluding fish, and are the second largest vectors of pathogen transmission after mosquitoes. They are responsible for various health issues in humans and animals, including severe diseases such as Lyme disease and Rocky Mountain spotted fever, and their impact is exacerbated by factors like global warming and increased human-nature interactions. The economic burden of managing ticks and tick-borne diseases exceeds $7 billion annually, highlighting the importance of understanding tick biology and taxonomy.
Despite advances in tick research, including the discovery of new species and the application of molecular biology techniques, many phylogenetic relationships among ticks remain unresolved. Traditional classifications have relied on morphological characteristics, but recent studies suggest that mitochondrial genomes (mtDNA) offer a more reliable basis for phylogenetic analysis due to their structural consistency and matrilineal inheritance. This study presents the first complete mitochondrial genome sequences for four tick species: Haemaphysalis warburtoni, Ixodes crenulatus, Rhipicephalus bursa, and Rhipicephalus pumilio. By integrating these new sequences with existing data from 150 hard tick species, the research aims to enhance the molecular database for ticks and provide critical genetic markers for species identification and taxonomic classification, thereby advancing our understanding of tick evolution and pathogen transmission mechanisms.
Methods
In this section, the authors describe the materials and methods used for their research involving four newly sequenced specimens from China, as detailed in Supplementary Table 1. The specimens were characterized morphologically based on key features and confirmed through cytochrome c oxidase subunit I (cox1) sequencing. Following collection, the specimens were preserved in 95% ethanol and stored at -80°C for future use.
The specimens were divided into two sets: one for DNA extraction and the other retained as voucher specimens at the Parasite Museum of Dali University, with voucher numbers DLUP3010-DLUP3013. Total genomic DNA was extracted from individual ticks using the TIANamp Genomic DNA Kit, following the manufacturer’s protocols. This meticulous approach ensures the integrity and reliability of the genetic analysis conducted in the study.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that support the hypotheses or research questions posed earlier in the study. The data is typically illustrated through tables, graphs, or figures, which provide a visual representation of the results, allowing for easier interpretation of trends and patterns.
The section may also include statistical analyses that validate the findings, such as p-values or confidence intervals, indicating the reliability and significance of the results. Overall, this section serves to succinctly convey the essential discoveries of the research, laying the groundwork for subsequent discussions and conclusions.
Discussion
This study presents the first sequencing and annotation of the mitochondrial genomes of four tick species: *Haemaphysalis warburtoni*, *Ixodes crenulatus*, *Rhipicephalus bursa*, and *Rhipicephalus pumilio*. Utilizing a whole genome shotgun strategy on the Illumina NovaSeq 6000 platform, the researchers constructed genomic libraries and performed paired-end sequencing, achieving high-quality data with average sequencing depths ranging from 114.68X to 5938.68X. The mitochondrial genomes of the 154 tick species analyzed contained the standard 37 genes, with lengths varying from 14,463 bp to 15,307 bp, and exhibited a pronounced A+T content preference, consistent with previous findings in tick mitochondrial genomes.
Phylogenetic analyses based on 13 protein-coding genes revealed robust relationships among the Ixodidae family, confirming its monophyly and providing insights into the evolutionary dynamics of these species. The study found that most protein-coding genes underwent purifying selection, as indicated by Ka/Ks ratios below 1, with *atp8* showing the highest evolutionary rate. The findings underscore the utility of mitochondrial genomes in resolving taxonomic ambiguities and enhancing understanding of tick evolution, while also highlighting the need for integrated analyses with nuclear genomic data to clarify deeper phylogenetic relationships within ticks. Overall, this research contributes significantly to the molecular epidemiology and species identification of ticks, which are critical for managing their impact on human and animal health.