Published February 25, 2022 | Version v1
Publication Open

Genomic analysis of a parasite invasion: Colonization of the Americas by the blood fluke <i>Schistosoma mansoni</i>

  • 1. Texas Biomedical Research Institute
  • 2. The University of Texas Health Science Center at San Antonio
  • 3. Fundação Oswaldo Cruz
  • 4. Vale Technological Institute
  • 5. National Institute for Medical Research
  • 6. Centre de Recherche Médicale et Sanitaire
  • 7. University of Western States
  • 8. Western University of Health Sciences
  • 9. Natural History Museum
  • 10. Royal Veterinary College
  • 11. University of London
  • 12. London Centre for Neglected Tropical Disease Research
  • 13. Imperial College London

Description

Abstract Schistosoma mansoni , a snail‐borne, blood fluke that infects humans, was introduced into the Americas from Africa during the Trans‐Atlantic slave trade. As this parasite shows strong specificity to the snail intermediate host, we expected that adaptation to South American Biomphalaria spp. snails would result in population bottlenecks and strong signatures of selection. We scored 475,081 single nucleotide variants in 143 S. mansoni from the Americas (Brazil, Guadeloupe and Puerto Rico) and Africa (Cameroon, Niger, Senegal, Tanzania, and Uganda), and used these data to ask: (i) Was there a population bottleneck during colonization? (ii) Can we identify signatures of selection associated with colonization? (iii) What were the source populations for colonizing parasites? We found a 2.4‐ to 2.9‐fold reduction in diversity and much slower decay in linkage disequilibrium (LD) in parasites from East to West Africa. However, we observed similar nuclear diversity and LD in West Africa and Brazil, suggesting no strong bottlenecks and limited barriers to colonization. We identified five genome regions showing selection in the Americas, compared with three in West Africa and none in East Africa, which we speculate may reflect adaptation during colonization. Finally, we infer that unsampled populations from central African regions between Benin and Angola, with contributions from Niger, are probably the major source(s) for Brazilian S. mansoni . The absence of a bottleneck suggests that this is a rare case of a serendipitous invasion, where S. mansoni parasites were pre‐adapted to the Americas and able to establish with relative ease.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم إدخال البلهارسيا المانسونية ، وهي ذبابة دم تنقلها الحلزون وتصيب البشر، إلى الأمريكتين من أفريقيا خلال تجارة الرقيق عبر المحيط الأطلسي. نظرًا لأن هذا الطفيل يظهر خصوصية قوية للمضيف الوسيط للحلزون، فقد توقعنا أن التكيف مع أنواع القواقع ثنائية السرة في أمريكا الجنوبية سيؤدي إلى اختناقات سكانية وتوقيعات قوية على الاختيار. سجلنا 475,081 متغير نوكليوتيد مفرد في 143 س. مانسوني من الأمريكتين (البرازيل وجوادلوب وبورتوريكو) وأفريقيا (الكاميرون والنيجر والسنغال وتنزانيا وأوغندا)، واستخدمنا هذه البيانات للسؤال: (1) هل كان هناك اختناق سكاني أثناء الاستعمار ؟ (2) هل يمكننا تحديد توقيعات الانتقاء المرتبطة بالاستعمار ؟ (3) ما هي مجموعات المصدر لاستعمار الطفيليات ؟ وجدنا انخفاضًا يتراوح من 2.4 إلى 2.9 ضعفًا في التنوع وتسوسًا أبطأ بكثير في اختلال توازن الارتباط (LD) في الطفيليات من شرق أفريقيا إلى غربها. ومع ذلك، لاحظنا تنوعًا نوويًا متشابهًا وأضرارًا في غرب إفريقيا والبرازيل، مما يشير إلى عدم وجود اختناقات قوية وحواجز محدودة أمام الاستعمار. حددنا خمس مناطق للجينوم تظهر الانتقاء في الأمريكتين، مقارنة بثلاث مناطق في غرب إفريقيا وليس في شرق إفريقيا، والتي نتوقع أنها قد تعكس التكيف أثناء الاستعمار. أخيرًا، نستنتج أن السكان الذين لم يتم أخذ عينات منهم من مناطق وسط إفريقيا بين بنين وأنغولا، بمساهمات من النيجر، ربما يكونون المصدر(المصادر) الرئيسي لـ S. mansoni البرازيلي. يشير عدم وجود عنق الزجاجة إلى أن هذه حالة نادرة من الغزو الصدفي، حيث تم تكييف طفيليات S. mansoni مسبقًا مع الأمريكتين وقادرة على التأسيس بسهولة نسبية.

Translated Description (French)

Résumé Schistosoma mansoni , un escargot porté par le sang qui infecte les humains, a été introduit dans les Amériques depuis l'Afrique pendant la traite négrière transatlantique. Comme ce parasite montre une forte spécificité pour l'hôte intermédiaire de l'escargot, nous nous attendions à ce que l'adaptation aux escargots de Biomphalaria spp. d'Amérique du Sud entraîne des goulots d'étranglement de la population et de fortes signatures de sélection. Nous avons noté 475 081 variants nucléotidiques simples chez 143 S. mansoni des Amériques (Brésil, Guadeloupe et Porto Rico) et d'Afrique (Cameroun, Niger, Sénégal, Tanzanie et Ouganda), et nous avons utilisé ces données pour demander : (i) Y a-t-il eu un goulot d'étranglement de la population pendant la colonisation ? (ii) Pouvons-nous identifier les signatures de sélection associées à la colonisation ? (iii) Quelles étaient les populations sources des parasites colonisateurs ? Nous avons constaté une réduction de 2,4 à 2,9 fois de la diversité et une décroissance beaucoup plus lente du déséquilibre de liaison (LD) chez les parasites de l'Afrique de l'Est à l'Afrique de l'Ouest. Cependant, nous avons observé une diversité nucléaire et une DT similaires en Afrique de l'Ouest et au Brésil, ce qui suggère qu'il n'y a pas de goulots d'étranglement importants et que les obstacles à la colonisation sont limités. Nous avons identifié cinq régions du génome montrant une sélection dans les Amériques, contre trois en Afrique de l'Ouest et aucune en Afrique de l'Est, ce qui, selon nous, pourrait refléter l'adaptation pendant la colonisation. Enfin, nous en déduisons que les populations non échantillonnées des régions d'Afrique centrale entre le Bénin et l'Angola, avec des contributions du Niger, sont probablement la ou les principales sources de S. mansoni brésilien. L'absence de goulot d'étranglement suggère qu'il s'agit d'un cas rare d'invasion fortuite, où les parasites S. mansoni étaient pré-adaptés aux Amériques et capables de s'établir avec une relative facilité.

Translated Description (Spanish)

Resumen Schistosoma mansoni , un parásito de la sangre transmitido por caracoles que infecta a los humanos, se introdujo en las Américas desde África durante el comerciotransatlántico de esclavos. Dado que este parásito muestra una fuerte especificidad por el huésped intermedio del caracol, esperábamos que la adaptación a los caracoles Biomphalaria spp. sudamericanos resultara en cuellos de botella en la población y fuertes firmas de selección. Anotamos 475,081 variantes de un solo nucleótido en 143 S. mansoni de las Américas (Brasil, Guadalupe y Puerto Rico) y África (Camerún, Níger, Senegal, Tanzania y Uganda), y utilizamos estos datos para preguntar: (i) ¿Hubo un cuello de botella poblacional durante la colonización? (ii) ¿Podemos identificar firmas de selección asociadas con la colonización? (iii) ¿Cuáles fueron las poblaciones fuente de los parásitos colonizadores? Encontramos una reducción de 2,4 a 2,9 veces en la diversidad y una decadencia mucho más lenta en el desequilibrio de ligamiento (DL) en parásitos de África oriental a occidental. Sin embargo, observamos una diversidad nuclear y LD similares en África Occidental y Brasil, lo que sugiere que no hay cuellos de botella fuertes y barreras limitadas para la colonización. Identificamos cinco regiones del genoma que muestran selección en las Américas, en comparación con tres en África Occidental y ninguna en África Oriental, lo que especulamos que puede reflejar la adaptación durante la colonización. Finalmente, inferimos que las poblaciones no muestreadas de las regiones de África central entre Benín y Angola, con contribuciones de Níger, son probablemente la (s) fuente(s) principal (es) de S. mansoni brasileño (s). La ausencia de un cuello de botella sugiere que este es un caso raro de una invasión fortuita, donde los parásitos de S. mansoni se preadaptaron a las Américas y pudieron establecerse con relativa facilidad.

Files

mec.16395.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:89bb1b2ecc36f5f8302f341ebeda2a41
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحليل الجيني للغزو الطفيلي: استعمار الأمريكتين من قبل <i>البلهارسيا المانسونية</i>
Translated title (French)
Analyse génomique d'une invasion parasitaire&nbsp;: Colonisation des Amériques par la douve de sang <i>Schistosoma mansoni</i>
Translated title (Spanish)
Análisis genómico de una invasión parasitaria: Colonización de las Américas por la duela sanguínea <i>Schistosoma mansoni</i>

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4213075144
DOI
10.1111/mec.16395

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Niger

References

  • https://openalex.org/W1854974512
  • https://openalex.org/W1922015448
  • https://openalex.org/W1946252112
  • https://openalex.org/W1964006208
  • https://openalex.org/W1964009112
  • https://openalex.org/W1968750634
  • https://openalex.org/W1974475962
  • https://openalex.org/W1992325043
  • https://openalex.org/W1997476591
  • https://openalex.org/W2001533212
  • https://openalex.org/W2010146156
  • https://openalex.org/W2028201040
  • https://openalex.org/W2030835994
  • https://openalex.org/W2039097917
  • https://openalex.org/W2044919279
  • https://openalex.org/W2045515993
  • https://openalex.org/W2046132104
  • https://openalex.org/W2051046705
  • https://openalex.org/W2051317473
  • https://openalex.org/W2052296422
  • https://openalex.org/W2053052047
  • https://openalex.org/W2063832326
  • https://openalex.org/W2065742665
  • https://openalex.org/W2072414458
  • https://openalex.org/W2093044565
  • https://openalex.org/W2094169801
  • https://openalex.org/W2094313630
  • https://openalex.org/W2095920083
  • https://openalex.org/W2099595384
  • https://openalex.org/W2103226493
  • https://openalex.org/W2103441770
  • https://openalex.org/W2104084526
  • https://openalex.org/W2104945241
  • https://openalex.org/W2108867957
  • https://openalex.org/W2110417468
  • https://openalex.org/W2115578623
  • https://openalex.org/W2119180969
  • https://openalex.org/W2119444539
  • https://openalex.org/W2122518986
  • https://openalex.org/W2131271579
  • https://openalex.org/W2134997724
  • https://openalex.org/W2149548782
  • https://openalex.org/W2149992227
  • https://openalex.org/W2161339576
  • https://openalex.org/W2161633633
  • https://openalex.org/W2166214412
  • https://openalex.org/W2167394796
  • https://openalex.org/W2168160430
  • https://openalex.org/W2170874271
  • https://openalex.org/W2175674055
  • https://openalex.org/W2186710283
  • https://openalex.org/W2203551296
  • https://openalex.org/W2252561783
  • https://openalex.org/W2281717002
  • https://openalex.org/W2317890834
  • https://openalex.org/W2325083864
  • https://openalex.org/W2330205836
  • https://openalex.org/W2330571040
  • https://openalex.org/W2515887488
  • https://openalex.org/W2518925345
  • https://openalex.org/W2577306413
  • https://openalex.org/W2734418337
  • https://openalex.org/W2744416708
  • https://openalex.org/W2748316994
  • https://openalex.org/W2772853575
  • https://openalex.org/W2780728213
  • https://openalex.org/W2801239466
  • https://openalex.org/W2805938446
  • https://openalex.org/W2888238047
  • https://openalex.org/W2900453357
  • https://openalex.org/W2949231000
  • https://openalex.org/W2950006249
  • https://openalex.org/W2950399408
  • https://openalex.org/W2951641704
  • https://openalex.org/W2952960212
  • https://openalex.org/W2953061749
  • https://openalex.org/W2955632442
  • https://openalex.org/W2965779908
  • https://openalex.org/W2967516787
  • https://openalex.org/W2972411752
  • https://openalex.org/W2982048523
  • https://openalex.org/W2997719108
  • https://openalex.org/W2998867489
  • https://openalex.org/W3038253784
  • https://openalex.org/W3048815844
  • https://openalex.org/W3081290064
  • https://openalex.org/W3082828004
  • https://openalex.org/W3083546132
  • https://openalex.org/W3095124337
  • https://openalex.org/W3103145119
  • https://openalex.org/W3122062385
  • https://openalex.org/W3123499799
  • https://openalex.org/W3126857624
  • https://openalex.org/W3128213721
  • https://openalex.org/W3133545824
  • https://openalex.org/W3158703055
  • https://openalex.org/W3174206451
  • https://openalex.org/W3189168014
  • https://openalex.org/W3193203812
  • https://openalex.org/W3202200645
  • https://openalex.org/W4200269804
  • https://openalex.org/W4210444579
  • https://openalex.org/W4213075144
  • https://openalex.org/W4247053599
  • https://openalex.org/W4255738661