疟疾是由疟原虫属的真核微生物引起的，造成的死亡人数比所有其他寄生虫病造成的死亡人数总和还要多。为了从人类宿主传播到蚊媒，寄生虫必须分化为有性阶段，即配子体阶段。

与哺乳动物的初级性别决定(发生在染色体水平)不同，尚不清楚是什么原因导致这种单细胞寄生虫形成雄性和雌性。斯德哥尔摩大学的新研究利用高分辨率基因组工具绘制了配子体发育基因的整体图谱，以确定雄性或雌性的性命运。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上，揭示了恶性疟原虫(疟原虫中最致命的一种)从有性阶段发育到成熟期间表达的基因。此时，雌性和雄性配子体已准备好被雌性按蚊吸收，从而启动持续不断的传播周期。

温纳格伦研究所分子生物科学系副教授、该研究的资深作者约翰·安卡克莱夫 (Johan Ankarklev) 说：“我们将最先进的单细胞基因组学与新颖的计算方法相结合，确定了雄性和雌性配子体发育轨迹中几个重要遗传调控因子的表达。”

这项研究由斯德哥尔摩大学与 MIMS—Umeå 大学的 Johan Henriksson 博士以及 SciLifeLab 的微生物单细胞基因组学设施合作开展，对于增进我们对疟疾传播遗传学的了解具有重要意义。

一种被广泛保守的转录因子家族，称为ApiAP2，已成为疟原虫生命周期阶段分化和发育过程中基因表达的关键调节因子。

“我们的高分辨率数据使我们能够通过计算将其中几个 ApiAP2 基因的表达与雄性或雌性谱系联系起来，暗示它们参与了性细胞命运的决定。重要的是，我们还建立了一组新的雄性和雌性细胞命运候选‘驱动’基因，我们目前正在实验室中使用 CRISPR 技术进一步探索这些基因，”Ankarklev 继续说道。

这项研究不仅为疟疾界而且为更广泛的科学界贡献了重要发现：

从临床角度来看，治疗策略历来针对症状明显、无性血液感染阶段，成功程度各不相同。重要的是，目前的治疗策略并不能抑制疟疾传播。这项研究为未来开发阻断传播的疗法提供了新的、重要的遗传标记，这是抑制疟疾传播的唯一方法。

从进化的角度来看，考虑到疟原虫是一种产生雄性和雌性的古老微生物真核生物，新的数据和分析为真核生物性别进化提供了新的信息和线索。

示意图概述了使用产生恶性疟原虫配子体的 NF54 peg4-tdTomato 转基因细胞系来描述恶性疟原虫雄性和雌性配子体发育过程中转录变化的实验方法。该示意图重点介绍了基于 FACS 的寄生虫种群富集，随后进行了 10X 3' 单细胞 RNA 测序(10X Genomics)，并重点介绍了研究中的两项计算分析。来源：斯德哥尔摩大学/Nat Comm 图形摘要/CC BY 4.0

目前人们对疟疾的有性生殖知之甚少

大多数真核生物都会进行有性生殖，以确保多样性和适应性选择。在动物中，性别决定通常涉及雄性和雌性。然而，在构成真核微生物的众多生物中，定义性别的系统高度多样化且往往隐秘。