寄生虫和寄主可能对温暖的世界有不同的反应

根据佐治亚大学的最新研究，受寄生虫感染的生物体对温度变化的反应可能与未受感染的生物体不同。对美国东南沿海水域寄主寄生虫系统的研究发现，仅仅2摄氏度的升高就足以导致寄生虫在当地死亡，因为受感染的宿主无法在较高温度下存活。

主要作者Alyssa Gehman说：“大多数生物体都被一些寄生虫感染，而且很多人群的感染率很高 - 在这个系统中，高达30%到40%。”“当大部分人口对温度有不同的反应时，它会影响整个人群的反应。因此，如果我们想要预测生物体如何应对环境变化，我们需要能够预测如何受感染的生物会做出反应。

该研究报告“主持人和寄生虫热生态学联合确定气候变暖对流行病动态的影响”，载于“美国国家科学院院刊”。

该研究的重点是生活在佐治亚州萨凡纳附近牡蛎礁上的平背泥蟹群以及感染它们的侵入性寄生虫。泥蟹是从马萨诸塞州到德克萨斯州的常见物种。这种寄生虫是墨西哥湾的一种藤壶，现在沿着大西洋沿岸从佛罗里达州到长岛海峡。它阉割宿主并开发出一种产生寄生虫后代的外部生殖器官。它们作为自由游动的幼虫被释放到水中，寻找新的未感染的螃蟹作为宿主。

Gehman，当时Wormsloe环境历史研究员和Odum生态学院的博士生正在研究这个寄主 - 寄生虫系统的一个不同的研究问题，当时她注意到受感染的螃蟹在夏末大量死亡。

由于夏季死亡率高，Gehman与Odum学校教授Jeb Byers合作设计了一系列实验室实验，以确定寄生虫和螃蟹在疾病周期不同阶段的温度范围：未感染，暴露(由寄生虫但尚未产生寄生虫后代)和感染(积极产生寄生虫后代)。她还寻找螃蟹存活和寄生虫繁殖成功的最佳温度。

在萨瓦纳的UGA Skidaway海洋研究所工作，Gehman能够在研究生物的自然栖息地附近进行实验。她在当地牡蛎礁的三个疾病阶段收集了螃蟹，并在8个月的时间内对它们进行了不同的温度处理，这些温度处理覆盖了该地区的年度温度范围。对于螃蟹，她通过感染状态和寄生虫来评估存活率，即生殖率。

她发现，未感染，暴露和感染的螃蟹以及寄生虫繁殖的存活率存在很大差异，这取决于温度。

“这些差异表明寄生虫会影响宿主对温度的反应，”Gehman说。“随着气温上升，寄生虫感染会降低宿主的存活率。”

为了确定气候变暖后这些生物可能发生的事情，Gehman与Odum学院的共同作者Richard Hall和兽医学院共同开发了一个代表寄主 - 寄生虫系统的模型，同时考虑到了不同的使用从实验中收集的信息来确定疾病周期的各个阶段。

霍尔说：“Alyssa的温度实验提供了一个独特的机会来开发模型，预测未来变暖后的感染动态。”“虽然人们越来越关注温度对蚊子等携带疾病的生物体的影响，但这是首次量化温度和寄生虫感染如何相互影响宿主生存和寄生虫生产的研究之一。然后我们可以用这些模型来探索年度气温变化和未来变暖将如何影响格鲁吉亚海岸及其以外的寄生虫传播。“

他们使用从佐治亚州沿海生态系统长期生态研究站点计算的每周平均温度数据运行该模型，该站点记录了该地区的水温12年。被感染的螃蟹种群的部分显示出明显的季节性周期，冬季和早春较凉爽的月份感染率最高，随着水温升高和宿主 - 以及寄生虫 - 死亡，春末和夏季的感染率下降更多的数字。因此，该模型捕获了在野外数据中寄生虫中看到的相同的循环模式。

“真实生物对温度反应的错综复杂的测量结果与数学模型相结合是一项高度劳动密集型的工作，很少在大型生物的详细程度上实施，”该论文的资深作者Byers说。“但结果非常值得，因为它能够真实地了解真实系统，并揭示了比较寄主和寄生虫最佳温度和温度范围以加强疾病预测的重要性。”

为了预测泥螃蟹及其寄生虫在可能的变暖情况下如何应对，该团队再次运行该模型，每周平均温度上升1和2摄氏度。他们发现，随着1摄氏度的升高，感染率将下降;随着2摄氏度的升高，预计寄生虫的当地人口将完全消亡。

然后，Gehman利用国家河口研究预备系统提供的信息，研究了寄生虫北部地区气温升高的影响，该系统多年来一直在收集大西洋沿岸地区的温度数据。

他们发现变暖不太可能导致寄生虫向北移动。然而，对于从北卡罗来纳州威尔明顿南部到新泽西州汤姆斯河北部的34到40左右的纬度，他们发现随着气温的升高，一年中会有更多的周，条件有利于传播。因此，虽然寄生虫的范围不太可能扩大，如果它在南方消失，甚至可能会减少，但目前的北方地区可能会有更多的传播。

Gehman告诫说，这一预测假设寄生虫和宿主都不会适应气温上升。

“气候变化导致温带地区的许多蚊媒疾病预计会增加，但这项研究表明，温暖的世界并不总是一个病情加重的世界，”拜尔斯说。“重要的是要看一下宿主和寄生虫的热反应的具体情况。”