Новое исследование показывает, что в случае обыкновенной птицы заднего двора несовершенный иммунитет от опасного болезнетворного микроорганизма, который вызывает «птицу розовый глаз» на самом деле, делает болезнетворный микроорганизм более сильным и более опасным для его следующей жертвы. Результаты – от мультиуниверситетской команды во главе с Политехническим институтом и университетом штата Вирджиния – были изданы 2 марта в журнале Science.В отличие от людей, дикие птицы не принимают вакцин и должны полагаться на их естественные иммунные системы, чтобы защитить их от патогенных нападений. У иммунных систем есть «воспоминания», которые позволяют организмам признавать прошлых злоумышленников и отражать их.
Однако в случае частичной неприкосновенности, эти воспоминания не всегда прекрасны, и некоторые болезнетворные микроорганизмы делают ее через дверь.Дана Хоули, адъюнкт-профессор биологических наук в Колледже Науки, который привел работу, долго изучала mycoplasmal конъюнктивит у зябликов дома – болезнь, подобная «розовому глазу» в людях.
В 2015 она решила, что птицы, которые едят в едоках, более вероятно, будут заражены болезнью, которая вызывает красные, раздутые глаза и часто слепоту, которая приводит к смерти.Увеличение серьезности зяблика розовый глаз в последние годы предупредило Хоули и ее сотрудников к потенциальной связи между неприкосновенностью птицы и патогенной ядовитостью. Она сотрудничала с коллегами, специализирующимися на микробиологии и моделирующими, чтобы иметь размеры, как бактериальные штаммы переменной силы жили у зябликов с или без существующего ранее иммунитета от болезнетворного микроорганизма.
Эксперименты лаборатории показали, что у более сильных или более ядовитых напряжений есть нога по нескольким причинам. Один из самых удивительных был то, что ядовитые напряжения производят более полные ответы памяти у зябликов, оставляя более слабые напряжения с немногими хозяевами, чтобы заразить. Напротив, более слабые напряжения производят только частичную свободную память, оставляя дверь открытой для более ядовитых напряжений, чтобы вторгнуться.Результаты того эксперимента были тогда смоделированы, чтобы показать, как болезнетворный микроорганизм мог бы двинуться через всю популяцию зябликов.
Модель показала, что патогенные напряжения, которые прибыли, чтобы доминировать в экспериментальном населении с неполной неприкосновенностью, были почти вдвое более вредными, чем те, которые доминируют в отсутствие неприкосновенности. Таким образом неполная неприкосновенность вероятна, что стимулирует эволюцию более вредных штаммов бактерий зяблика по своей природе.«Наши результаты не просто важны для зябликов. Многие человеческие болезнетворные микроорганизмы и другие болезнетворные микроорганизмы животных также вызывают только неполную защиту от реинфекции.
Таким образом потенциал там для иммунной реакции хозяина, чтобы одобрить более вредные напряжения во многих типах хозяев. Иммунная реакция – невероятно влиятельный агент защиты для хозяев, но в этом случае, дефект может быть смертельным», сказал Хоули, который является филиалом Глобального Центра Изменения университета, отделением Института Науки о жизни Fralin.
«Изменение, чтобы одобрить более вредные болезнетворные микроорганизмы, которые мы наблюдали в результатах моделирования, является очень значительным увеличением, предлагая, чтобы иммунные реакции имели ключевые эффекты на эволюцию этого болезнетворного микроорганизма и других», сказал фламандец-Davies Ариетты, co-first автор на бумаге и в настоящее время доцент биологии в Университете Сан-Диего. «Что я счел уникальным о работе над этим исследованием, был то, что образцы в экспериментальных данных были так сильны – неважно, как мы посмотрели на него, тот же самый важный свободный высунутый эффект».«Это действительно инновационное начиная с большей части того, что мы знаем о патогенной хозяином коэволюции, находится в контексте вмешательств как вакцинации», сказал Ариэль Леон, докторант в лаборатории Хоули и соавтор на бумаге. «Кроме того, это исследование обеспечивает ценное понимание, что заставляет болезнетворные микроорганизмы становиться более опасными у диких животных, которых мы знаем, чтобы быть важными источниками появляющихся инфекционных заболеваний в людях».
«Эксперименты сообщили в научной работе, объясняют изящно, почему патогенная ядовитость увеличилась, как только болезнь стала установленной», сказали Андрэ Дхонд, соавтор, Эдвин Х. Профессор моргенов Орнитологии и директор по Исследованиям Популяции Птиц в Cornell Lab Орнитологии. «Управляемый любопытством исследованием в области птиц может произвести понимание, которое важно для здоровья человека».«Это исследование представляет убедительные свидетельства от естественной системы птицы, что мы должны смотреть на отношения между ядовитостью первичной инфекции и силой ответа памяти, который производит хозяин», сказала Энн Тейт, доцент биологических наук в Университете Вандербилт, который не был вовлечен в исследование. «Когда эти два коррелируются, более низкие напряжения ядовитости могли быть своими собственными худшими врагами, создав население хозяев, которые являются стойкими к ним, но не более высоким напряжениям ядовитости, которые остаются. Горящий вопрос теперь, в котором, и сколько систем болезни – микробная ядовитость и сила коррелируемой памяти хозяина? Это наиболее вероятно в случаях, где микробные числа или вынужденный микробом акт повреждения как своего рода адъювант для поколения свободной памяти и те условия, вероятно, будут встречены для многого важного человека и инфекций животных».
Эта работа финансировалась грантом NIH в размере $2,3 миллионов Хоули как часть Экологии NSF-NIH-USDA и Эволюция программы Инфекционных заболеваний. Команда Хоули вовлекла семь сотрудников от пяти учреждений, включая микробиологов, экологов и математические средства моделирования.
Среди других соавторов на бумаге Пол Д. Уильямс, бывший партнер постдиссертации в Принстонском университете; Эндрю П. Добсон, преподаватель в отделе экологии и эволюционной биологии в Принстонском университете; Уэсли М. Хочачка, старший научный сотрудник в Cornell Lab Орнитологии; Дэвид Х. Ли, почетный профессор медицинского управления домашней птицей в Университете штата Северная Каролина; и Эрик Э. Оснас, biometrician в американской Службе охраны рыб и диких животных.