Каннибализм: новый способ остановить распространение болезни
Согласно новому исследованию, которое будет опубликовано в American Naturalist, каннибализм может быть именно тем, что прописал врач. Исследование возглавил бывший постдок LSU, а ныне постдок UCSD Бенджамин Ван Аллен, совместно с коллегами из лаборатории Брета Элдерда в LSU и лаборатории Фолькера Рудольфа в Университете Райса.
Доцент LSU Брет Элдерд исследует, как различные факторы влияют на передачу болезней у насекомых, особенно у чешуекрылых (Lepidoptera). Его работа может помочь в создании экологически чистых биоинсектицидов. Однако Ван Аллен, Элдерд и коллеги обнаружили, что каннибализм может быть малоизученным фактором в распространении болезней.
Во время полевых экспериментов с гусеницами кукурузной листовой совки (Spodoptera frugiperda) по изучению распространения летального бакуловируса Элдерд столкнулся с неожиданной проблемой: при транспортировке в лабораторию гусеницы начинали поедать друг друга.
Изначально это считалось помехой. Однако со временем возник вопрос: может ли каннибализм служить более важной цели, а не просто быть досадной проблемой для экспериментов?
«Каннибализм повсеместно распространен в природе, — говорит Элдерд. — Но долгое время его считали аномалией. Поскольку каннибализм может усиливаться в популяциях, пораженных вспышкой болезни, мы склонны связывать его именно с распространением заболевания».
Побуждаемые своими исследованиями, Ван Аллен, Элдерд и коллеги изучили литературу и разработали теоретические модели взаимодействия каннибализма и болезней в животном мире. Они обнаружили, что, вопреки табу, каннибализм может быть выгоден.
«Каннибал, съедающий жертву, по сути, находит "идеальную еду", — объясняет Элдерд. — Недостаток в том, что жертва также является идеальным хозяином для патогенов. Мысль такова: мне не следует быть каннибалом, потому что у меня высокая вероятность заразиться».
Эта рискованная поведенческая установка долго преобладала в биологических исследованиях. Однако в своей новой работе в American Naturalist исследователи показывают, что каннибализм не всегда невыгоден для каннибалов. Он может фактически снижать распространение болезни и предотвращать вспышки.
«Мы меняем парадигму в отношении каннибализма», — заявляет Элдерд.
С точки зрения популяции, восприимчивой к вспышкам, это имеет смысл.
«Что действительно хочет сделать болезнь — так это размножиться, — говорит Элдерд. — Если у меня есть болезнь, и другое существо моего вида съедает меня, то любой мой патоген передается только одной особи. Для вспышки требуется передача множеству особей».
Каннибализм сам по себе — плохой механизм для распространения болезни, отмечает Бен Ван Аллен. Когда каннибал съедает здоровую особь, он убивает потенциального будущего хозяина для болезни. Когда он съедает зараженную особь, есть вероятность, что он даже не заразится.
«Есть шанс, что болезнь может фактически исчезнуть в популяции из-за такого "один-на-один" каннибализма», — говорит Элдерд. Эту идею первоначально предложил соавтор исследования Фолькер Рудольф.
В системе гусениц, когда особь заболевает вирусом, её рост замедляется. Больные особи становятся меньше, и здоровым легче их съесть.
«Мы показываем в статье, что если эти гусеницы становятся каннибалами и поедают более мелких, больных особей в популяции, передача вируса в популяции снижается», — объясняет Элдерд.
В статье также проводится сравнение с сельскохозяйственной практикой людей — выбраковкой скота для удаления больных особей (например, при вспышках ящура). Оказывается, каннибализм может быть гораздо эффективнее для выбраковки больных особей из популяции.
«Выбраковка обычно достигается удалением больных особей с постоянной скоростью, — говорит Элдерд. — Каннибализм же усиливается с ростом численности популяции. Для вспышки болезни нужно не только наличие больных, но и большое количество восприимчивых особей. Каннибализм может сократить популяцию ниже порогового числа восприимчивых особей, необходимого для возникновения и поддержания вспышки».
Элдерд описывает это исследование как теоретическое, основанное на математических моделях. Следующий шаг — проведение полевых экспериментов для эмпирической демонстрации этих идей.
«Мы не включили это в данную статью, но у нас есть эмпирическая работа, показывающая, что наши теории верны», — отмечает Элдерд.
Эксперименты с кукурузной листовой совкой показали, что каннибализм снижает скорость распространения болезни. В других системах также есть наблюдательные свидетельства того, что каннибализм препятствует распространению болезней.
«У некоторых видов матери поедают своё потомство, чтобы отсеять больных и слабых, обеспечивая более высокую выживаемость здоровому потомству, — говорит Элдерд. — Но не так много эмпирических исследований, подтверждающих эти наблюдения».
Элдерд и его коллеги сделали первый шаг к получению эмпирических доказательств того, как именно каннибализм влияет на распространение болезней в популяциях насекомых. Хотя существуют паразиты, которые могут косвенно извлекать выгоду из каннибализма, работа Ван Аллена предполагает, что, по крайней мере для некоторых популяций, каннибализм может быть именно тем, что прописал врач.