Eine wilde Schafs Toleranz von Parasiten hat Auswirkungen auf den Menschen

In der ersten Anzeichen dafür, dass die natürliche Selektion begünstigt die individuelle Infektion Toleranz, Forscher an der Princeton University und der University of Edinburgh haben festgestellt , dass die Fähigkeit eines Tieres , um einen internen Parasiten leiden stark beeinflusst seine Fortpflanzungserfolg . In der Fachzeitschrift PLoS Biology berichtet , konnte die Feststellung, die Grundlage für die Steigerung der Widerstandskraft von Mensch und Tier , um eine Infektion zu schaffen.


In der ersten Anzeichen dafür, dass die natürliche Selektion begünstigt die individuelle Infektion Toleranz, Forscher an der Princeton University und der University of Edinburgh haben festgestellt , dass die Fähigkeit eines Tieres , um einen internen Parasiten leiden stark beeinflusst seine Fortpflanzungserfolg . Die Forscher verwendeten 25 Jahre Daten über eine Population von wilden Schafe Soay (oben) leben auf der Insel Hirta im Nordwesten Schottlands , um die evolutionäre Bedeutung der Infektion Verträglichkeit zu testen . Die Forscher verfolgten die Anzahl der Nachkommen von jedem der fast 2.500 Schafen hergestellt und festgestellt, dass die mit der höchsten Toleranz gegenüber Infektion die meisten Nachkommen produziert.
Credit: Foto von Arpat Ozgul , University of Edinburgh

Die Forscher verwendeten 25 Jahre Daten über eine Population von wilden Schafe auf einer Insel im Nordwesten Schottlands , um die evolutionäre Bedeutung der Infektion Verträglichkeit zu testen . Sie zuerst die Beziehung zwischen jeder Schafssucht Körpergewicht und den Grad der Infektion mit Nematoden winzigen parasitäre Würmer, die in den Magen- Darm-Trakt von Schafen gedeihen. Der Infektionsgrad wurde durch die Anzahl der Nematodeneier pro Gramm Kot des Tieres bestimmt.

Während alle Tiere an Gewicht verloren als Folge der Nematodeninfektion , der Grad der Gewichtsverlust sehr unterschiedlich : eine erwachsene weibliche Schafe mit der größten Eierzahl von 2.000 Eier pro Gramm Kot verlieren könnten, so wenig wie 2 Prozent oder so viel wie 20 Prozent ihres Körpergewichts . Die Forscher verfolgten dann die Anzahl der Nachkommen von jedem der fast 2.500 Schafe produziert und fanden heraus, dass Schafe mit der höchsten Toleranz gegen produzierte die meisten Nachkommen Nematodeninfektion , während Schafe mit niedrigeren Parasiten Toleranz verlassen weniger Nachkommen.


Die Forscher untersuchten die Beziehung zwischen Körpergewicht jedes Schaf und den Grad der Infektion durch Nematoden, winzige parasitäre Würmer, die in den Magen- Darm-Trakt von Schafen gedeihen. Diese Rasterelektronenmikrographie zeigt Nematoden auf der Oberfläche eines Schafs Darms mit einem Sichtfeld von ungefähr einem Zentimeter auf. Ein wirtschaftlicher Nachteil für Schafhalter , Nematoden infizieren sowohl wilde und domestizierte Schafe, was zu Gewichtsverlust , reduzierter Wollwachstum und Tod.
Credit: Foto von David Smith / Moredun Research Institute

Um individuelle Unterschiede in der Parasit Toleranz zu messen, verwendeten die Forscher statistische Methoden , die auf Studien der Epidemiologie beim Menschen erweitert werden könnte , sagte Senior Autor Andrea Graham, ein Assistent Professor für Ökologie und Evolutionsbiologie an der Princeton . Medizinische Forscher haben lange verstanden , dass Menschen mit ähnlichen Niveaus der Parasiteninfektion kann sehr unterschiedliche Symptome auftreten. Aber Biologen sind erst am Anfang , um die evolutionäre Bedeutung dieser individuellen Variation zu schätzen wissen.

" Für eine lange Zeit davon ausgegangen , dass die Menschen , wenn Sie eine individuelle Parasitenlast wusste , konnte man perfekt vorhersagen, ihre Gesundheit und Lebenschancen ", sagte Graham . " In jüngster Zeit Evolutionsbiologen haben erkannt, dass das nicht der Fall , und so haben statistische Instrumente , um Unterschiede zwischen den Hosts in der Fitness- Folgen der Infektion zu messen entwickelt. "

Graham und ihre Kollegen nutzten die Fülle von Informationen über viele Jahre auf der Soay Schafe leben auf der Insel Hirta , etwa 100 Meilen westlich von dem schottischen Festland gesammelt. Diese Schafe bieten eine einmalige Gelegenheit , um die Auswirkungen von Parasiten, Wetter, Vegetation Veränderungen und anderen Faktoren zu einer Population von wilden Tieren zu studieren. Vor etwa 4000 Jahren von Menschen auf die Insel gebracht , haben die Schafe freien Lauf , da die letzten ständigen menschlichen Bewohner verlassen Hirta 1930. Indem eine detaillierte Stammbaum, die Forscher der St Kilda Soay Sheep Projekt kann jeder einzelne der Abstammung auf der Spur Beginn des Projekts im Jahr 1985 , und umgekehrt können die Anzahl der Nachkommen von jedem einzelnen überlassen zählen.

Energie aufwendet , um Infektionen zu bekämpfen

Nematoden Punktion eines Tieres gut und kann die Absorption von Nährstoffen zu behindern. Daher könnte Toleranz gegenNematodenInfektionvon einer Fähigkeit, die verlorene bilden führen Ernährung Oder von der Möglichkeit, die Parasiten verursachen Schäden an den Darm zu reparieren, sagte Graham. " Diese Insel ist Weg aus in den Nordatlantik , wo die Sonne nicht viel scheinen ", sagte sie . "So tolerant Einzelpersonen könnten diejenigen, die besser in der Lage, für Lebensmittel oder besser in der Lage, Protein und andere nützliche Nährstoffe aus dem begrenzten Futter assimilieren konkurrieren können. "

Toleranten Tieren könnte Energie in gut Reparatur investieren, sondern wäre dann voraussichtlich Kosten anfallen werden. Graham und ihre Kollegen identifizierten einen ähnlichen evolutionären Kompromiss in einer Studie 2010 , die Immunantwort Ebenen und Fortpflanzungserfolg bei weiblichen Soay Schafe verglichen. Sie fanden heraus, dass die Tiere mit starken Antikörperantworten jedes Jahr produziert weniger Nachkommen , sondern auch länger gelebt . Das Team hat sich noch nicht in der Lage, Kosten der Parasit Toleranz in der Schafe erkennen, aber diese Kosten könnte erklären helfen, Unterschiede in der Toleranz , wenn die tolerantesten Tiere waren im Nachteil, unter bestimmten Bedingungen .

Während die PLoS Biology Ergebnisse liefern starke Hinweise, dass die natürliche Selektion begünstigt Infektion Toleranz , sie werfen Fragen auf , wie zum Beispiel , wie die Toleranz erzeugt wird, und warum Variation könnte von einer Generation auf die nächste trotz der reproduktiven Vorteil der Toleranz anhalten, sagte Graham. Die Daten in dieser Studie nicht den Forschern ermöglichen , dass eine genetische Komponente, um Toleranz zu detektieren. Wenn Genetik eine Rolle spielen , vermutet sie mehrere Gene mit Umweltfaktoren , um Toleranz zu bestimmen interagieren ; laufende Forschung wird dazu beitragen, zu necken auseinander diese Möglichkeiten .

Das Verständnis der genetischen Grundlagen von Nematodentoleranzkönnte eines Tages zu führen Bemühungen um Toleranz in Vieh durch die Identifizierung und selektiv die Zucht dieser Tiere, die ein erhöhtes Parasiten eine Toleranz zu fördern, sagte David Schneider , Professor für Mikrobiologie und Immunologie an der Stanford University.

"Diese Studie zeigt , dass Parasiten Toleranz kann tiefgreifende Auswirkungen auf die Tiergesundheit und Bruterfolg ", sagte Schneider, der mit der Arbeit vertraut ist, aber war nicht daran beteiligt. " Auf lange Sicht , legt dies nahe, dass es profitabel in die Zucht tolerant Vieh zu investieren. "

Bei Menschen und Haustieren , sind Darmparasiten zunehmend resistent gegen die zur Behandlung von Infektionen Drogen, sagte Graham. Wenn die Verfügbarkeit von Nährstoffen , auch nur in den ersten Lebensmonaten , Auswirkungen des lebenslangen Parasiten Toleranz, einfaches Nahrungsergänzungsmittel könnte ein effektiver Weg, um die Toleranz in Menschen zu fördern. Über 2 Milliarden Menschen werden dauerhaft mit intestinalen Nematoden Parasiten weltweit infiziert , vor allem in Entwicklungsländern. Kinder sind besonders anfällig für der Würmer Effekte , darunter sind Anämie , Wachstumsstörungen und kognitive Schwierigkeiten .

" Im Idealfall würden wir die Würmer aus den Bäuchen der Kinder, die diese schweren Lasten haben zu deaktivieren ", sagte Graham . "Aber wenn wir auch verstehen, wie die Folgen für die Gesundheit zu verbessern und damit zur Förderung der Toleranz von Nematoden , das könnte ein sehr mächtiges Werkzeug sein."