Исследование показывает, как биоразнообразие защищает от болезней

Согласно новому исследованию Университета Колорадо в Боулдере, чем богаче набор видов амфибий, обитающих в пруду, тем лучше сообщество лягушек, жаб и саламандр защищено от паразитарной инфекции, которая может вызывать тяжелые уродства, включая рост дополнительных конечностей.

Результаты, опубликованные 14 февраля в журнале Nature, подтверждают идею, что большее биоразнообразие в крупномасштабных экосистемах, таких как леса или луга, также может обеспечить лучшую защиту от болезней, включая те, которые поражают людей. Например, большее количество видов млекопитающих в районе может сдерживать случаи болезни Лайма, а большее количество видов птиц — замедлять распространение вируса Западного Нила.

Исследователи долго не могли разработать комплексные исследования, которые могли бы прояснить возможную связь между передачей болезней и количеством видов в сложных экосистемах. Частью проблемы является просто огромное количество организмов, которые необходимо отобрать, и обширные территории, по которым они могут перемещаться.

Новое исследование CU-Boulder решает эту проблему, изучая более мелкие и легкие для отбора проб экосистемы. Питер Джонсон и его команда посетили сотни прудов в Калифорнии, регистрируя типы обитающих там амфибий, а также количество улиток, зараженных патогеном Ribeiroia ondatrae. Улитки являются промежуточным хозяином, используемым паразитом на части его жизненного цикла.

Команда Джонсона подкрепила свои полевые наблюдения лабораторными тестами, призванными измерить восприимчивость к инфекции каждого вида амфибий, а также созданием реплик прудов на открытом воздухе с использованием больших пластиковых контейнеров, заселенных головастиками, которые подвергались воздействию известного количества паразитов. Все эксперименты показали одно и то же: большее биоразнообразие снижало количество успешных заражений амфибий и количество деформированных лягушек.

Всего исследователи CU-Boulder потратили три года на отбор проб в 345 водно-болотных угодьях и регистрацию уродств — включая отсутствующие, деформированные или дополнительные пары задних конечностей — вызванных паразитарными инфекциями у 24 215 амфибий. Они также каталогизировали 17 516 улиток. Результаты показали, что пруды с шестью видами амфибий имели снижение передачи паразитов на 78% по сравнению с прудами только с одним видом амфибий.

Причина снижения паразитарных инфекций по мере роста биоразнообразия, вероятно, связана с тем, что виды амфибий добавляются в пруды по предсказуемой схеме: первые появляющиеся виды наиболее восприимчивы к инфекции, а более поздние — наименее. Например, в пруду только с одним типом амфибий это почти всегда была тихоокеанская хоральная лягушка, которая способна быстро размножаться и заселять водно-болотные угодья, но при этом особенно уязвима для инфекции и паразитарных деформаций.

С другой стороны, калифорнийская тигровая саламандра обычно была одним из последних видов, добавляемых в сообщество пруда, и одним из наиболее устойчивых к паразитарной инфекции. Следовательно, в пруду с большим биоразнообразием у паразитов выше шанс столкнуться с амфибией, устойчивой к инфекции, что снижает общий успех передачи между зараженными улитками и амфибиями.

Эта же модель — когда менее разнообразные сообщества состоят из видов, более восприимчивых к заражению болезнями — может проявляться и в более сложных экосистемах.

Хотя новое исследование имеет значение, выходящее за рамки паразитарных инфекций у амфибий, оно не означает, что увеличение биоразнообразия всегда приводит к снижению заболеваемости. На скорость передачи болезней влияют и другие факторы. Например, большое количество комаров, вылупившихся в конкретный год, увеличит риск заражения вирусом Западного Нила, даже если биоразнообразие популяции птиц возросло.

«Наши результаты показывают, что более высокое разнообразие снижает успех патогенов в перемещении между хозяевами. Тем не менее, если инфекционное давление высоко, например, в год с большим количеством переносчиков, риск заболевания все равно будет значительным; биоразнообразие просто будет действовать, чтобы ослабить успех передачи».