Исследователи используют статистические модели для анализа отношений «хозяин-паразит»

Учёные из Департамента биологических наук Оклендского университета опубликовали исследование, в котором для анализа отношений «хозяин-паразит» — в данном случае между головастиками (хозяевами) и плоскими червями (паразитами) — применяются статистические модели. Исследование, опубликованное в The American Naturalist, использует метаболическую теорию экологии (MTE) для описания роли температуры в этих отношениях.

Теория предполагает, что метаболизм управляет всеми физиологическими и экологическими процессами, а такие параметры, как температура, могут служить прокси для прогнозирования экологических исходов, например, заражения хозяина паразитом или сопротивления хозяина инфекции.

По мнению исследовательской группы, угроза изменения климата делает всё более важным понимание того, как температура влияет на межвидовые взаимодействия, такие как хищничество и паразитизм.

«Изменения температуры потенциально могут повлиять на распространение многих паразитов и болезней, так что они могут появиться в районах, исторически свободных от этих паразитов», — заявил ведущий автор исследования доктор Джейсон Скрабулис.

Способность прогнозировать экологическую реакцию на изменение температур будет критически важна для управления этими сдвигами. Температура является основным драйвером, особенно для болезней человека, которые включают экологический компонент, в частности тех, что распространяются клещами и комарами.

«Особенно новаторским в работе Джейсона является то, что он показал: мы можем использовать модели на основе MTE, чтобы разделить способность хозяина сопротивляться инфекции и способность паразита заражать хозяина при заданной температуре», — сказал руководитель лаборатории доктор Том Раффел.

Моделирование на основе MTE также может помочь исследователям предсказать влияние паразитарной инфекции на различные виды хозяев.

«Подход MTE также показывает, что мы должны иметь возможность измерить скорость дыхания хозяина независимо от инфекции и предсказать его реакцию на гипотетическое заражение паразитом. Это оказало бы огромное влияние на управление вызывающими озабоченность или исчезающими видами, или на реакции к паразитам, заражающим несколько видов хозяев», — отметил Скрабулис.

Подход команды опирался на гипотезу термического несоответствия, которая предполагает, что паразитарная инфекция является результатом разницы в температурно-зависимых реакциях паразита и хозяина.

«Основное преимущество использования MTE внутри рамок термического несоответствия заключается в том, что мы можем использовать независимые метаболические прокси вместо инфекционности паразита и устойчивости хозяина и при этом точно моделировать инфекцию», — пояснил Скрабулис.

Используя опубликованные данные об инфекциях, а также эксперименты по измерению метаболических реакций на температуру у каждого вида, исследователи проанализировали взаимодействия головастика и плоского червя. Они показали, что моделирование на основе MTE может успешно предсказать эффекты термической акклиматизации на две стадии паразитарной инфекции.

• Прокси для инфекционности паразита: Исследователи использовали скорость плавания паразита. Они зафиксировали, что инфекционный потенциал паразита составляет 0% ниже скорости 2 мм/сек (при температурах ниже 7 °C и выше 34 °C) и 100% выше скорости 3 мм/сек (в диапазоне температур 17–32 °C) при отсутствии сопротивления хозяина.
• Прокси для устойчивости хозяина: Они изучили скорость дыхания головастика. Узор температурной зависимости скорости дыхания был качественно схож с паттерном скорости очистки от паразита хозяином, что позволяет предположить тесную связь скорости очистки с общим метаболизмом.

Однако это сравнение не сработало при анализе устойчивости к инцистированию паразита — быстрой реакции хозяина, которая, вероятно, больше зависит от уже существующих защитных механизмов в месте заражения.

Эти результаты показывают, что использование метаболического прокси для устойчивости хозяина возможно, как и предполагает MTE, но важен выбор конкретного метаболического прокси.