Ученые из университета Стирлинга выяснили, что определяет размер и эволюцию болезни, в первой в своем роде научной работе. Исследовательская группа, возглавляемая доктором Стюартом Олдом, экспертом по биологии и окружающей среде факультета естественных наук, использовала клоны ракообразных, чтобы выяснить, могут ли и в каком масштабе повториться эпидемии в различных средах, сообщает портал phys.org.
Ученые использовали Daphnia magna – ракообразное существо, способное клонировать себя – для многократного запуска эпидемий, начиная с одной и той же популяции хозяев и патогенов в разных средах, чтобы проверить, как различные факторы определяют размер эпидемии и развитие болезни. Они организовали контролируемые лабораторные эксперименты, создав сложные природные среды с использованием прудов, содержащих дафнию и стерилизующий ее бактериальный патоген Pasteuria ramosa, чтобы выяснить, как экологические условия взаимодействуют и влияют на размер эпидемий, а также как эпидемии влияют на способность хозяев противостоять бактериям и бактериальной заразности. Исследование, финансируемое Советом по исследованиям окружающей среды (NERC), опубликовано в журнале Nature Ecology and Evolution.
Авторы научной работы рассказали: «Мы знаем, что эпидемии различаются: «черная смерть» была хуже, чем «Великая лондонская чума», несмотря на то, что была вызвана той же самой бактерией, но трудно понять, почему». Ученые поместили одно и то же животное в разные среды и стали наблюдать, насколько оно восприимчиво к инфекции. Каждый пруд отличался своим температурным профилем и другими всевозможными экологическими условиями, но исходный набор хозяев и патогенов был одинаковым. «Об этом исследовании почти никто не слышал – это было похоже на изучение «черной смерти» 16 раз, но каждый раз в разных условиях окружающей среды. Мы смогли показать, что эпидемии не являются случайными процессами; они повторяемы и предсказуемы».
Прогнозирование эпидемий
Исследователи обнаружили, что измерение 10 экологических переменных, включая температуру, уровень pH, доступ к пище из водорослей и плотность хищников, позволило им предсказать, когда эпидемии будут большими или небольшими. Они также смогли предвидеть направление и степень общей коэволюции болезни – степень, в которой хозяева становились устойчивыми, а патогены – более заразными. Исследование «Экология направляет коэволюционные траектории паразита и хозяина в популяциях дафний и микропаразитов» является частью более широкого проекта Stirling Outdoor Disease Experiment – долгосрочного эксперимента, в котором используются реплики прудовых популяций ракообразных и его бактериального заболевания для изучения экологической а изменение окружающей среды влияет на развитие болезни.
Исследователи добавили: «После вспышки COVID-19 и того, как она сильно повлияла на нашу жизнь, эволюция болезни теперь очень интересна широкой публике. Мы должны лучше понять общие основные процессы, которые определяют размер и серьезность вспышек болезней. Любые базовые знания, которые помогают нам лучше прогнозировать динамику заболеваний – болезней человека, животных и сельскохозяйственных культур – в конечном итоге принесут пользу обществу».
