基因组证据揭示：奶牛场食粪蝇是人畜共患病与耐药基因的移动传播媒介
一项基因组深度研究表明，以粪便为食的苍蝇可能是沉默的超级传播者，将抗药性病原体从牲畜粪便转移到农场环境中并使其增殖。
最近发表在《npj Biofilms and Microbiomes》期刊上的一项研究中，研究人员调查了食粪蝇（特别是 Neomyia cornicina）是否从奶牛场的牛粪中获取并传播人畜共患病原体和抗菌素耐药基因（ARGs）。
研究背景
超过 60% 的新发传染病（EID）源于动物，同样，奶牛场可能成为人畜共患细菌（如大肠杆菌、肠沙门氏菌和伯氏考克斯体）的滋生地，这些细菌通常携带抗生素耐药基因（ARGs），增加了健康风险。这些苍蝇以牛粪为食并在其中繁殖，可能摄入并传播这些病原体。
尽管基于培养的研究已证明苍蝇体内存在病原体，但无法追踪不同环境中的基因组相似性。宏基因组鸟枪测序技术使研究人员能够直接分析苍蝇和粪便之间的共享基因。需要进一步研究以确认这些传播途径在农场环境中的普遍性。
研究内容
苍蝇肠道中的细菌（如 Frischella）编码了完整的维生素 B6 合成途径，可能在为昆虫宿主提供营养的同时，与粪便中的微生物共存。
研究人员从法国 Saint-Genès-Champanelle 的一个奶牛场收集了 29 只成年食粪蝇（经分子鉴定主要为 Neomyia cornicina）。这些苍蝇是在新鲜粪便上取食或盘旋时被捕获的。每只苍蝇的消化道（GIT）被解剖后，进行了 DNA 提取和测序。
同时，研究人员还获取了 48 份先前收集的牛粪样本数据。宏基因组读数通过 Autometa 进行处理、过滤和组装成重叠群，并使用 CheckM 评估完整性和污染情况。最终生成了高质量的宏基因组组装基因组（MAGs）并进行了分类学分类。
为了确定苍蝇种类，研究人员分析了线粒体细胞色素氧化酶亚基I（COI）基因序列，确认 Neomyia cornicina 为主要种类。通过中心对数比转换比较了苍蝇和粪便样本的 MAGs，以确定丰度和重叠情况。利用 ResFinder 和 VFdb 数据库分别绘制了功能基因组特征，包括 ARGs 和毒力因子（VFs）。
仅保留了在≥50% 样本中存在且覆盖≥90% 基因长度的特征。苍蝇消化道中牛线粒体 COI 基因的存在也被用于追踪其取食的特定粪便来源（揭示了三个不同的遗传簇）。农场的抗生素使用记录显示，与观察到的 ARG 模式无统计学相关性（共惯性分析，p>0.05）。所有测序数据均通过基于 R 和 Python 的流程进行分析。
研究结果
具有特殊分泌系统的病原体（如大肠杆菌 T3SS）在苍蝇中显著富集，表明这些工具有助于细菌在昆虫肠道环境中存活或定植。
对 29 只苍蝇消化道的宏基因组测序生成了超过 35 亿条读数。从中组装了 506 个 MAGs，其中 42 个符合高质量标准，涵盖了 15 个细菌属，包括 Frischella（编码维生素 B6/硫辛酸生物合成途径，提示潜在共生关系）、Fibrobacter 和 Prevotella。
比较系统发育分析显示，苍蝇和牛粪的 MAGs 具有密切的遗传关系，尤其是 Fibrobacter 和其他肠道相关细菌。分类和功能谱显示苍蝇和粪便之间存在显著重叠。在 50 个最丰富的 MAGs 中，有 34 个同时在苍蝇和粪便中发现，表明存在微生物流动。然而，也存在明显差异：苍蝇消化道中富集了更多昆虫相关类群（如 Frischella 和 Entomomonas），而粪便样本中则以严格厌氧菌（如双歧杆菌）为主。苍蝇似乎选择性保留了能够在富氧、移动环境中存活的微生物。
功能注释发现，苍蝇富集的细菌中存在独特的代谢途径，尤其是维生素 B6（吡哆醛磷酸）和硫辛酸生物合成，表明对宿主可能存在互利作用。重要的是，苍蝇和粪便共享的许多 MAGs 编码了完整的氨基酸和碳水化合物代谢途径，提示其生态适应性。
毒力因子分析揭示了苍蝇和粪便微生物组共享的 1934 个基因。经过滤后，43 个基因在两组中至少半数样本中存在，包括关键的粘附和分泌基因。大肠杆菌分泌相关毒力因子（espL4、espX5）和伯氏考克斯体基因（coxFIC1）在苍蝇样本中显著富集。此外，还检测到了可导致严重人类疾病的志贺毒素基因。
伯氏考克斯体（Q 热病原体）的极强传染性因苍蝇的移动性而加剧；在同一粪便来源的多只苍蝇中检测到该病原体，突显了其向农场外扩散的风险。
ARG 分析显示所有样本中共有 86 个 ARGs，经过滤后 18 个在苍蝇和粪便中同时存在。值得注意的是，苍蝇携带更高水平的 β-内酰胺耐药基因（如blaOXA），以及氨基糖苷类和四环素耐药基因。农场抗生素使用记录证实了这些药物的使用，但其使用模式与 ARG 流行率无统计学相关性。
在 23 只苍蝇的消化道中发现了牛 COI 基因序列，分为三个与特定粪便来源相关的遗传簇。通过将这些序列与粪便样本匹配，研究人员追踪了病原体重叠情况。在苍蝇和粪便样本中同时鉴定出了8种病原体基因组，包括大肠杆菌 O111 和 O157、志贺氏菌和伯氏考克斯体。
在某些情况下，病原体在苍蝇消化道中的丰度更高，表明细菌在摄入后增殖。这些病原体在苍蝇中的存在对人类（尤其是农场工人）构成了重大疾病传播风险。
研究结论
总之，本研究提供了基因组学证据，表明 Neomyia 苍蝇是奶牛场人畜共患病原体和 ARGs 的传播媒介。通过宏基因组测序，研究人员追踪了微生物从牛粪到苍蝇消化道的流动，确定了共享的毒力因子、ARGs 和完整病原体基因组。研究结果表明，苍蝇不仅可能传播病原体，还可能促进其增殖。
这些结果强调了在农业环境中实施综合害虫和卫生管理的必要性，以降低公共卫生风险，但仍需通过多农场和纵向研究进一步验证。
期刊参考
Sommer, A.J., Skarlupka, J.H., Teseo, S. et al. Genomic evidence for flies as carriers of zoonotic pathogens on dairy farms. npj Biofilms Microbiomes (2025), DOI: 10.1038/s41522-025-00685-y, https://www.nature.com/articles/s41522-025-00685-y
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