Adaptowanie się do nowego terytorium: rola patogenów i układu odpornościowego
Większość nowo pojawiających się chorób zakaźnych pochodzi od zwierząt, a translokacje gospodarza lub pasożyta na skutek ingerencji człowieka odgrywają w tym procesie kluczową rolę. Jednak interakcje zachodzące pomiędzy pasożytami występującymi u gospodarza z gatunku inwazyjnego i rodzimego oraz odpowiedzi immunologiczne tych pasożytów nie zostały dotąd szczegółowo poznane. Naukowcy nie znają odpowiedzi na pytanie, dlaczego niektórzy chorzy są bardziej narażeni na poważny przebieg zakażenia, tak jak to ma miejsce w przypadku COVID-19.
Badanie interakcji pasożyt–gospodarz u dzikich gryzoni
Badacze uczestniczący w projekcie INVASIMMUN wykorzystali nornicę rudą (Myodes glareolus), dzikiego gryzonia sprowadzonego do Irlandii z Niemiec w latach 20. XX wieku. Projekt zrealizowano dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA), a jego celem było zbadanie dynamiki zakażenia gatunków rodzimych i inwazyjnych w odniesieniu do fenotypu immunologicznego. „Ciągłe zwiększanie zasięgu występowania przez nornicę rudą w Irlandii jest przykładem naturalnego eksperymentu perturbacji na dużą skalę, który został dobrze udokumentowany, gdyż zarówno dane empiryczne, jak i szlaki ekspansji są nam znane”, wyjaśnia stypendysta MSCA, Peter Stuart. Z tego powodu przyjęło się wykorzystywanie nornicy rudej jako gatunku modelowego do badań dynamiki rozwoju chorób w środowisku bardziej naturalnym. Poza tym gryzoń ten jest odpowiednim organizmem do badania czynników mających wpływ na proces inwazji i pojawianie się chorób zakaźnych, a ponadto oferuje możliwość przyjrzenia się ekologicznym i ewolucyjnym zmianom adaptacyjnym dotyczącym odporności. W celu zbadania helmintów (robaków pasożytniczych) oraz dynamiki ich inwazji, stypendysta śledził w lasach na terenie całej Irlandii siedliska nornicy rudej i myszarki zaroślowej (Apodemus sylvaticus), rodzimego gryzonia z rodziny myszowatych. Wbrew standardowemu podejściu, które polega na badaniu organizmu gospodarza głównie z gatunku inwazyjnego albo rodzimego, celem projektu INVASIMMUN było zbadanie transmisji pasożytów u obu gatunków. Dane na temat występowania społeczności pasożytów na różnych etapach życia gospodarza ujawniły, że interakcje zachodzące pomiędzy gospodarzem a pasożytem mają charakter dynamiczny. Badania pokazały, że różnorodność pasożytów atakujących nornicę rudą jest mniejsza niż u jej krewniaków z innych części Europy, w tym u myszarki zaroślowej żyjącej w Irlandii. Ponadto odsetek zakażonych pasożytami nornic kolonizujących obszar Irlandii był mniejszy niż zwierząt z gatunków rdzennych, co prawdopodobnie wpływa na sukces rozprzestrzenienia się tego inwazyjnego gatunku na terenie całego kraju. Ogólnie rzecz biorąc, analiza czasowo-przestrzenna dynamiki występowania pasożytów u gatunków rodzimych i inwazyjnych pokazała, że istotną rolę w tym procesie odgrywa sezonowość oraz etap inwazji. Badacze zmierzyli również ekspresję genów odporności oraz zidentyfikowali zmiany w fenotypie immunologicznym i ekspozycji na naturalne patogeny podczas procesu kolonizacji przez nornicę rudą. „To pogłębi naszą wiedzę na temat kluczowych zagadnień, jakie poruszyliśmy w tym badaniu, dotyczących tego kto i dlaczego zostaje zakażony”, zauważa Stuart.
Znaczenie projektu i perspektywy na przyszłość
Zgodnie z hipotezą uwolnienia od wrogów, na dynamikę liczebności populacji gospodarza wpływają patogeny, pasożyty i drapieżniki. Kiedy dany gatunek dokonuje inwazji nowego terytorium, odcina się od swoich dawnych wrogów, a to czy odniesie sukces podbijając nowe terytorium zależy od zetknięcia się z rodzimymi patogenami. Dzięki transferowi wiedzy zdobytej podczas badań na zwierzętach na temat transmisji chorób z laboratorium do środowiska naturalnego, projekt INVASIMMUN przyczynił się do zbadania złożoności odpowiedzi immunologicznej podczas adaptowania się gatunków do nowego środowiska. Patrząc w przyszłość, Stuart dodaje: „Pomimo zwiększającego się bezpieczeństwa biologicznego, gatunki wciąż będą się zmieniały z powodu coraz większej liczby globalnych sieci podróży oraz zmian klimatu. Wraz z rozprzestrzenianiem się gatunków zwiększa się zakres występowania pasożytów, co sprzyja pojawianiu się wciąż nowych chorób zakaźnych”. Dzięki środkom z finansowanych przez UE nowych projektów BIODIVERSA i EPA Ireland badacz będzie mógł kontynuować swoje badania na temat związków pomiędzy bioróżnorodnością a chorobami, wykorzystując dzikie gryzonie jako organizmy modelowe.
Słowa kluczowe
INVASIMMUN, odpowiedź immunologiczna, gospodarz, pasożyt, nornica ruda, M. glareolus, Apodemus sylvaticus
