气候变化使病原体“后代”更具传染性,新研究发现

An aerial view of Sargassum algae in Cancun, August 13, 2015. The Sargassum algae contains biting sand fleas and releases a pungent smell as it decomposes. It has choked beaches in resorts throughout the Caribbean including Cancun this season, prompting local authorities to launch a large-scale clean-up operation. REUTERS/Edgard Garrido TPX IMAGES OF THE DAYPICTURE 5 OF 34 FOR WIDER IMAGE STORY 'EARTHPRINTS: CANCUN'SEARCH 'EARTHPRINTS CANCUN' FOR ALL IMAGES TPX IMAGES OF THE DAY
Computer models might not be taking this into account.Image: REUTERS/Edgard Garrido
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新研究表明,在较高温度下孵育的病原体传染性更强。然而,用于预测气候变化引发的疫情传播(如农作物枯萎病或疾病暴发)的计算机模型,在预测其严重程度时可能未考虑这一重要因素。

该研究发表于《Ecology》,发现与在较低温度下生长的病原体相比,在较高温度下于生物体内生长的病原体所产生的后代,会导致更高的感染率。这表明气候可能在未来的病原体中引发“回响效应”,最终使其更具传染性。

“众所周知,环境能够影响动植物的后代,并跨越多代产生作用,”资深作者、印第安纳大学布卢明顿分校生物系教授斯宾塞·霍尔(Spencer Hall)说,“本研究是最早提出类似的跨代效应也会发生在寄生虫和病原体身上的研究之一。”

“如果过去的环境条件会影响未来感染的频率或严重程度,那么当前的气候模型在预测气候变化带来的威胁时,就没有考虑到一个重要因素,”玛尔塔·肖克特(Marta Shocket)说。她作为博士生主导了这项工作,现为斯坦福大学博士后研究员。“这可能包括对动物、植物和人类的威胁。”

水蚤与淡水湖

研究人员的分析部分借鉴了对印第安纳州南部三个淡水湖中水蚤的研究。

水蚤,又称Daphnia,是一类小型甲壳类动物,通过捕食藻类促进湖泊健康。若没有这些生物控制藻类,湖泊可能迅速退化为浑浊的浆液,形似豌豆汤。

水蚤易受一种名为Metschnikowia的真菌病原体感染。该病原体在水蚤体内以针状孢子的形式繁殖,孢子不断增殖直至杀死宿主,并冲破其身体,感染下一代。一个秋季可产生六到十代孢子,在疫情高峰期,多达60%的水蚤会被感染。

在这项研究中,肖克特进行了实验室实验,发现当水蚤前几代处于较高温度时,真菌引起的感染更多。随后,她在野外开展研究,将实验室结果与晚秋采集的新鲜湖水样本进行了比对。

分析发现,温度仅上升6.5华氏度,真菌孢子感染新宿主的可能性就会增加到原来的两至五倍。

疾病暴发的预测

肖克特表示,还需要开展更多研究,以探索这些效应在其他病原体系统中的表现,尤其是因为它们可能对农业产生影响。这是因为寄生虫跨代受气候影响的效应,更可能影响冷血宿主生物,例如农作物或以之为食的昆虫。

该研究还采用了数学方法,用以预测温度变化对孢子跨代传染性的影响。霍尔表示,这些模型背后的原理有可能增强其他模拟,这些模拟需综合多种因素来预测疾病暴发。

“将观测数据转化为计算模型,在生态学领域十分重要,因为自然界非常复杂,”他补充道,“完善预测气候风险的算法,是我们应对环境变化能力的关键一步。”

密歇根大学和伊利诺伊大学的其他研究人员也参与了此项研究。美国国家科学基金会和美国环境保护署为本研究提供了资助。

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