Модель показывает компромиссы, ограничивающие вред, наносимый паразитом малярии

от

Почему паразиты наносят вред своим хозяевам? Это вопрос, который задают биологи-эволюционисты, пытаясь предсказать, как паразит может эволюционировать и, возможно, стать более смертоносным в ответ на методы контроля, такие как вакцины или медикаментозное лечение.

Новое исследование, основанное на математическом моделировании, показывает, как компромиссы, с которыми сталкиваются паразиты малярии у человека (Plasmodium falciparum) — между использованием ресурсов для репликации внутри хозяев и передачей новым хозяевам (комарам и людям) — могут ограничивать их вирулентность.

«Мы должны понять, что ограничивает их эволюцию в первую очередь, прежде чем мы сможем делать точные прогнозы о том, что произойдёт в ответ на меры контроля», — сказала Меган Грейсчар, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии в Колледже сельского хозяйства и наук о жизни (CALS) и старший автор исследования, опубликованного в журнале Evolution.

Жизненный цикл малярийного паразита

Малярийные паразиты, P. falciparum, имеют сложный жизненный цикл, разделённый между комарами и людьми. Когда инфицированный комар кусает человека и передаёт паразиты, они размножаются в клетках печени, прежде чем попасть в эритроциты в кровотоке. Там паразиты размножаются бесполым путём, прежде чем вырваться наружу, убивая клетки.

Эта фаза репликации в эритроцитах может вызывать у человека недомогание. Но стадии репликации не могут заразить комаров. Вместо этого некоторые паразиты в крови дифференцируются в стадии половой передачи, называемые гаметоцитами. Когда гаметоциты циркулируют в крови, они могут заразить комаров, когда насекомые питаются. Затем паразиты продолжают свой жизненный цикл внутри комаров.

Фаза репликации внутри эритроцитов и стадия передачи, где образуются гаметоциты, могут происходить одновременно, поэтому вложение средств в одну из них ограничивает способность паразита вкладывать средства в другую.

Большинство математических моделей, исследующих эволюцию паразитов, предполагают компромисс между скоростью передачи новым хозяевам и продолжительностью инфекции внутри хозяина. Но в этом исследовании учёные не предполагали такой компромисс, а вместо этого учли влияние иммунитета человека, который в основном нацелен на стадии репликации внутри эритроцитов. Затем они посмотрели, какие компромиссы возникнут.

Они обнаружили, что, поскольку инвестиции паразита в производство стадий передачи (гаметоцитов) ограничивают его способность размножаться внутри эритроцитов, большие инвестиции в передачу снижают способность заражать хозяина в течение более длительных периодов.

«Если они будут чрезмерно инвестировать в стадии передачи, которые абсолютно необходимы для их распространения, то они не смогут так эффективно сохраняться внутри хозяина», — сказала Грейсчар. Исследование выявило закономерность, противоположную ожидаемой при компромиссе между длительностью инфекции и продолжительностью передачи. Разумное сокращение инвестиций в передачу увеличивало как потенциальную скорость, так и продолжительность передачи.

Успех или приспособленность паразита в конечном итоге определяется тем, насколько хорошо он распространяется среди новых хозяев. Текущая модель показала, что этот компромисс ограничивает приспособленность паразита и приводит к меньшим инвестициям в передачу, чем предполагалось идеальными в предыдущих моделях. Этот результат более точно соответствует данным, обнаруженным при реальных инфекциях, сказала Грейсчар.

Предоставлено:
[Cornell University](https://phys.org/partners/cornell-university/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте