Термическая адаптация комаров: как она меняет прогнозы по распространению болезней

Термическая адаптация — способность организмов корректировать свои жизненные характеристики в ответ на изменение температуры. У комаров эти характеристики определяют риск передачи ими заболеваний, который может измениться в будущем из-за глобального потепления.

"Глобальные факторы, такие как транспорт, торговля и изменение климата, меняют распространение комаров по планете, а с этим меняются и модели риска заболеваний", — заявил Мэтью Томас, профессор UF/IFAS и директор Института исследований инвазивных наук (ISRI).

В исследовании "Фенотипическая адаптация к температуре у комара-переносчика Aedes aegypti", опубликованном в журнале Global Change Biology, учёные, включая исследователей из ISRI, изучили критический аспект, часто упускаемый в моделях, оценивающих влияние изменения климата на болезни, переносимые комарами.

Многие модели не учитывают потенциальное влияние термической адаптации комаров.

"Общепризнано, что температура влияет на биологию комаров, но последствия для передачи болезней всё ещё плохо изучены", — отметил Томас.

Авторы утверждают, что если комары проходят локальную термическую адаптацию, это может привести к вариациям в реакции разных популяций на температуру. Модели, использующие универсальный подход, могут неточно отражать это разнообразие реакций и не спрогнозировать будущую адаптацию к изменяющимся температурам.

"Если существует локальная адаптация популяций комаров, это может увеличить вариативность ожидаемых последствий изменения климата для передачи заболеваний. Иными словами, могут быть случаи, когда мы ожидаем снижение передачи болезни, но наблюдаем обратное", — пояснила соавтор Нина Деннингтон, докторант из лаборатории Томаса в Университете Пенсильвании.

Исследователи сфокусировались на Aedes aegypti (комар жёлтолихорадочный). Этот вид — один из важнейших инвазивных видов в мире, ежегодно заражающий более 400 миллионов человек вирусами денге, жёлтой лихорадки, чикунгуньи и Зика.

Целью было оценить, как популяции A. aegypti могут фенотипически адаптироваться к изменениям температуры. Это понимание позволит улучшить точность моделей, прогнозирующих распространение болезней при различных климатических сценариях.

Учёные начали с изучения пяти популяций, собранных в разных местах Мексики, и давней лабораторной колонии. Эта часть исследования выявила значительные различия в термотолерантности (способности выдерживать высокие температуры) между разными популяциями. Затем был проведён эксперимент по экспериментальной эволюции, чтобы выяснить, являются ли эти различия реакцией на температуру окружающей среды.

"Мы подтвердили, что существующие различия в термотолерантности популяций комаров обусловлены локальной адаптацией. Затем мы показали, как различия в температуре среды могут влиять на приспособленность комаров со временем — в нашем случае всего за 10 поколений", — сообщила Деннингтон.

Результаты показали, что термотолерантность, а также другие ключевые биологические признаки, такие как выживаемость и способность производить многочисленное потомство, могут измениться в ответ на температуру всего за 10 поколений.

"Наши результаты подтверждают локальную термическую адаптацию у основного комара-переносчика. Мы не только обнаружили различия в термических реакциях между полевыми популяциями, но и показали, что эти реакции не статичны и могут меняться в ответ на изменение среды", — заключила Деннингтон.

"Это исследование ставит под сомнение предположение, что можно взять температурную модель, полученную на основе измерений в одном месте, и просто экстраполировать её на все другие места или будущие климатические условия", — сказал Томас. — Теперь необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить, что это означает для риска заболеваний, и существуют ли аналогичные закономерности для других болезней, например, малярии".