一项基因组深度研究显示，以粪便为食的苍蝇可能是无声的超级传播者，能够将抗药性病原体从牲畜废物中转移并扩散到农场环境。
背景
超过60%的新发传染病（EID）起源于动物，同样地，奶牛场也可能成为人畜共患病菌如大肠杆菌（Escherichia coli）、沙门氏菌（Salmonella enterica）和伯纳特立克次体（Coxiella burnetii）的滋生地，这些病菌通常携带抗生素抗性基因（ARG），增加了健康风险。这些苍蝇以牛粪为食并在其中繁殖，可能会摄入并传播这些病原体。
尽管基于培养的研究已经证明了苍蝇体内存在病原体，但它们无法追踪不同环境中的基因组相似性。鸟枪法宏基因组测序使研究人员能够直接分析苍蝇和粪便之间的共有基因。需要进一步研究来确认这些传播途径在农场环境中的情况。
研究方法
苍蝇肠道中的像Frischella这样的细菌编码了完整的维生素B6代谢通路，这可能为昆虫宿主提供营养，同时与从粪便中获得的微生物共存。
研究人员从法国圣热内斯-尚帕内勒的一家奶牛场收集了29只成年蝇类（经分子鉴定主要为Neomyia cornicina）。这些苍蝇是在进食或悬停于新鲜排泄的粪便上时被捕获的。每只苍蝇的消化道被解剖后进行脱氧核糖核酸（DNA）提取和测序。
平行数据来自48个先前收集的牛粪样本。宏基因组读数经过处理、过滤，并使用Autometa组装成重叠群，通过CheckM评估完整性和污染情况。高质量的宏基因组组装基因组（MAGs）得以创建并进行分类学分类。
为了确定苍蝇种类，线粒体细胞色素氧化酶亚基I（COI）基因序列进行了分析，确认Neomyia cornicina为主要物种。研究人员使用中心对数比转换比较了苍蝇和粪便样本中的MAGs，以识别丰度和重叠情况。功能基因组特征包括ARGs和毒力因子（VFs），分别使用ResFinder和VFdb数据库进行映射。
仅保留那些在至少50%的样本中出现且覆盖基因长度至少90%的功能特征。在苍蝇消化道中发现的牛线粒体COI基因也被用来追踪特定粪便池的进食情况（揭示了三个不同的遗传集群）。农场的抗菌药物使用记录显示，与观察到的ARG模式没有统计学相关性（协惯量分析，p > 0.05）。所有测序数据均使用基于R和Python的管道进行分析。
研究结果
具有专门分泌系统（如大肠杆菌T3SS）的病原体在苍蝇中显著富集，表明这些工具帮助细菌在昆虫肠道环境中生存或定殖。
29只苍蝇消化道的宏基因组测序生成了超过35亿条读数。从中组装出506个MAGs，其中42个符合高质量标准，涵盖15个细菌属，包括Frischella（编码维生素B6/硫辛酸生物合成通路，暗示潜在共生关系）、Fibrobacter和Prevotella。
比较系统发育分析揭示了苍蝇和牛粪中MAGs之间的密切遗传关系，特别是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有显著重叠。在50个最丰富的MAGs中，34个在苍蝇和粪便中均有发现，表明微生物流动共享。然而，也出现了明显的差异：苍蝇消化道中显示出更高丰度的昆虫相关分类群，如Frischella和Entomomonas，而粪便样本中有更高比例的专性厌氧菌，包括双歧杆菌（Bifidobacterium）。苍蝇似乎选择性地保留了能够在富氧、移动环境中存活的微生物。
功能注释在苍蝇富集的细菌中发现了独特的通路，特别是在维生素B6（磷酸吡哆醛）和硫辛酸生物合成方面，表明对宿主有潜在的共生益处。重要的是，许多苍蝇和粪便之间共享的MAGs编码了完整的氨基酸和碳水化合物代谢通路，表明生态适应性。
VFs分析显示，在苍蝇和粪便微生物组中共有1,934个基因。经过筛选，43个基因至少在一半的两组样本中都存在，包括关键的粘附和分泌基因。大肠杆菌分泌相关的VFs（espL4、espX5）和伯纳特立克次体基因（coxFIC1）在苍蝇样本中显著更丰富。已知可引起严重人类疾病的志贺毒素基因也被检测到。
伯纳特立克次体（Q热病原体）的高度传染性因苍蝇的移动性而加剧；从一个粪便源中多个苍蝇检测到该病原体，突显了农场以外的传播风险。
ARG分析显示，所有样本中共有86个ARGs，经过筛选后，18个在苍蝇和粪便中均存在。值得注意的是，苍蝇携带更高水平的β-内酰胺抗性基因如blaOXA，以及氨基糖苷类和四环素抗性基因。农场抗生素记录确认了这些药物的使用，但使用模式与ARG流行率之间没有统计学相关性。
在23只苍蝇消化道中发现了牛COI基因序列，分为三个与特定粪便源相关的独特集群。将这些序列与粪便样本匹配，研究人员能够追踪病原体重叠情况。八个病原体基因组，包括大肠杆菌O111和O157、志贺氏菌（Shigella）和伯纳特立克次体（C. burnetii），在苍蝇和粪便样本中均被鉴定出来。
在几种情况下，苍蝇消化道中的病原体丰度更高，表明细菌在摄入后增殖。这些病原体在苍蝇中的存在对疾病传播给人类，尤其是农场工人构成了重大风险。
结论
总之，这项研究提供了基因组证据，表明Neomyia苍蝇在奶牛场充当了人畜共患病原体和ARGs的载体。通过宏基因组测序，研究人员追踪了从牛粪到苍蝇消化道的微生物流动，识别了共享的VFs、ARGs和完整的病原体基因组。研究结果表明，苍蝇不仅可能运输病原体，还可能促进其增殖。
这些结果强调了在农业环境中进行综合害虫和卫生管理的必要性，以尽量减少公共卫生风险，尽管需要多农场和纵向研究来验证。
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