Исследование экологии малярии через анализ крови птиц

Малярия — самый смертоносный патоген в истории человечества. Почти половина населения Земли рискует заразиться этой болезнью от вызывающих её паразитов. Однако люди — не единственные, кто может быть их носителем; различные формы малярийных паразитов обнаруживаются и у других животных, включая птиц. Изучая ДНК этих штаммов, учёные могут лучше понять, как живут малярийные плазмодии, что может дать ключи к остановке болезни. В новой статье в PNAS исследователи проанализировали образцы крови более 1000 видов птиц из Анд на наличие малярии и обнаружили, что штаммы малярии в конкретной местности не всегда чётко соответствуют типам обитающих там птиц.

«Традиционно считалось, что существует своего рода взаимно-однозначное соответствие между хозяевами и паразитами, что эволюционные связи между паразитами будут отражать эволюционные связи хозяев, — говорит Хизер Скин, соавтор исследования. — Мы же обнаружили, что в случае птиц и малярии это в значительной степени не так».

«Это исследование дало возможность задать вопрос: "Как на самом деле выглядит сообщество малярийных паразитов?"», — отмечает Джон Бейтс, соавтор работы. Оно потребовало изменить подход к полевым работам для сбора релевантных данных. Учёные попытались выяснить, как экологические и эволюционные связи паразитов соотносятся с таковыми у сообществ птиц. «Мы обнаружили, что всё не просто».

Чтобы изучить малярию у птиц, исследователи собрали образцы крови тысяч птиц в разных частях Анд в Перу. Эти образцы были доставлены в Филдовский музей в Чикаго и генетически секвенированы в его лаборатории Pritzker DNA Laboratory.

Затем учёные сравнили ДНК разных птиц, а также разных малярийных паразитов, присутствующих в их крови. «Предполагается, что существует столько же штаммов малярии, сколько видов птиц — около 10 000», — поясняет Скин.

Команда отобрала 18 различных биологических сообществ в перуанских Андах. Анализ ДНК выявил около 1350 видов птиц, но только около 400 штаммов малярии. Виды птиц в сообществе были хорошими предикторами для штаммов малярии в этом сообществе, но не наоборот — одни и те же штаммы малярии могли встречаться в другом сообществе птиц.

Исследователи выяснили, что погода в разных районах оказывала большее влияние на присутствующие штаммы малярии, чем виды птиц в сообществе. «Микроклимат, или климат в очень специфичных местообитаниях, по-видимому, является основным драйвером распространённости патогена в сообществах, — говорит Скин. — Количество осадков — один из наиболее значимых предикторов смены сообществ, и я думаю, это потому, что насекомые, распространяющие этих паразитов, более чувствительны к вариациям осадков, чем птицы». Например, дополнительные осадки могут создавать стоячие лужи, в которых комары откладывают яйца, а эти комары помогают распространять малярию среди сообщества птиц.

Исследователи проанализировали обнаруженные паттерны сообществ и нанесли на карту биоразнообразие как птиц, так и паразитов. Эти анализы могут помочь учёным, пытающимся защитить районы исключительного биоразнообразия в Андах, и дать биологам лучшее понимание того, как эволюционируют и меняются штаммы малярии.

«Это целая новая область для исследований, в которой потенциально могут работать многие. Предстоит ещё многое сделать», — говорит Бейтс. Это подчёркивает, как далеко мы продвинулись и как далеко нам ещё предстоит пройти.