Jaki związek mają ze sobą zmiany środowiskowe, utrata różnorodności biologicznej i rozprzestrzenianie się patogenów? Odpowiedź jest zagadką. Naukowcy z Charité – Universitätsmedizin Berlin opisali teraz w czasopiśmie eLife jeden element tej układanki, pokazując, że niszczenie tropikalnych lasów deszczowych szkodzi różnorodności gatunków komarów. Jednocześnie coraz powszechniejsze stają się bardziej odporne gatunki komarów, co oznacza również, że przenoszonych przez nie wirusów jest więcej. Jeśli osobników danego gatunku jest dużo, wirusy te mogą szybko się rozprzestrzeniać.
Na potrzeby swoich badań naukowcy z Charité nawiązali współpracę z Instytutem Badań nad Zoologią i Dziką Przyrodą Leibniza (IZW), aby zbadać, w jaki sposób wycinanie lasów deszczowych w celu zrobienia miejsca dla plantacji kawy lub kakao lub osiedli ludzkich wpływa na częstość występowania i różnorodność biologiczną komarów oraz przenoszonych przez nie wirusów. Badaniem, które łączy dziedziny wirusologii i badań nad różnorodnością biologiczną, kierowała prof. Sandra Junglen, kierownik grupy badawczej ds. ekologii i ewolucji arbowirusów w Instytucie Wirusologii w Charité.
Na potrzeby prac badawczych zespół najpierw złapał komary w okolicach Parku Narodowego Taï w zachodnioafrykańskim kraju Wybrzeża Kości Słoniowej. Istnieje tam szeroki wachlarz zastosowań gruntów, od dziewiczych lasów deszczowych po lasy wtórne, plantacje kakao i kawy oraz wioski. „Zidentyfikowaliśmy gatunki złapanych komarów i przebadaliśmy je pod kątem infekcji wirusowych” – wyjaśnia Kyra Hermanns z Instytutu Wirusologii w Charité, pierwsza autorka badania. „Następnie sprawdziliśmy, jak różni się skład gatunków komarów w zależności od sposobu użytkowania gruntów, gdzie występują określone wirusy i jak często są one obecne”.
Odporne gatunki komarów przeważają nad innymi
W zdrowym ekosystemie, takim jak dziewiczy las deszczowy, występuje wiele różnych wirusów. Głównym powodem jest to, że żyje tam wiele gatunków zwierząt, które mogą przenosić wirusa, pełniąc rolę żywicieli. Dzieje się tak dlatego, że wirusy są zawsze przywiązane do swoich gospodarzy.
Jeśli nastąpi zmiana w ekosystemie, wpływa to również na wirusy, wyjaśnia Junglen: „Odkryliśmy 49 gatunków wirusów, przy czym największą różnorodność żywicieli i wirusów zaobserwowano w siedliskach nietkniętych lub minimalnie zakłóconych”. Większość z 49 różnych gatunków wirusów występowała stosunkowo rzadko na badanych obszarach. Jednakże dziewięć z nich było powszechnie spotykanych w wielu siedliskach, przy czym częstość występowania pięciu gatunków wirusów wzrosła w siedliskach, które zostały naruszone, i osiągnęła najwyższe wartości w osadach ludzkich.
„Oznacza to, że wycinanie tropikalnych lasów deszczowych powoduje zmniejszenie różnorodności biologicznej gatunków komarów, co zmienia skład typów żywicieli. Niektóre odporne gatunki komarów bardzo skutecznie rozmnażają się na wyciętych obszarach, przynosząc ze sobą swoje wirusy” – wyjaśnia Junglen. Skład danego zbiorowiska gatunków ma zatem bezpośredni wpływ na występowanie wirusów: „Jeśli jeden gatunek żywiciela jest bardzo liczny, wirusy łatwiej się rozprzestrzeniają” – zauważa wirusolog. „Wykazano, że wszystkie wirusy, które uznaliśmy za bardziej powszechne, występują u określonego gatunku komarów. Wirusy należą do różnych rodzin i mają różne właściwości. Oznacza to, że po raz pierwszy mogliśmy wykazać, że rozprzestrzenianie się wirusów nie można przypisać bliskiemu pokrewieństwu genetycznemu, ale cechom ich żywicieli – zwłaszcza tych gatunków komarów, które dobrze przystosowują się do zmieniających się warunków środowiskowych w siedliskach, które zostały naruszone”.
Nowe spojrzenie na dynamikę chorób zakaźnych
Wirusy, które odkryli naukowcy, zarażają wyłącznie komary i obecnie nie mogą być przenoszone na ludzi. Mimo to są cennym modelem pozwalającym zrozumieć, w jaki sposób zmiany w różnorodności społeczności gatunków wpływają na obecność i częstość występowania wirusów. „Nasze badanie jasno pokazuje, jak ważna jest różnorodność biologiczna i że zmniejszająca się różnorodność biologiczna ułatwia rozwój niektórych wirusów, ponieważ powoduje, że ich żywiciele stają się liczniejsi” – zauważa Junglen.
„Wcześniej tego rodzaju procesy badano prawie wyłącznie przy użyciu pojedynczych patogenów i poszczególnych żywicieli. Teraz mamy pełniejszy obraz, który możemy wykorzystać w dalszych badaniach” – wyjaśnia. Następnym krokiem badaczy planują zbadanie dodatkowych siedlisk w innych krajach, a jednym z celów jest określenie dokładnych czynników wpływających na różnorodność gatunków komarów w obliczu zmiany użytkowania gruntów oraz cech, jakie muszą posiadać wirusy, aby się rozprzestrzeniać ze swoimi gospodarzami.