Введение
Количество и вирулентность паразитов, которыми заражен организм-хозяин. Паразитарная нагрузка – это показатель количества и вирулентности паразитов, находящихся в организме-хозяине. Количественная паразитология изучает методы количественной оценки паразитарной нагрузки в образцах от хозяев и проведения статистических сравнений степени зараженности между разными группами хозяев. В эволюционной биологии паразитарная нагрузка имеет важное значение для понимания полового отбора и эволюции размножения, а также восприимчивости к новому опыту.
Parasite load is a measure of the number and virulence of the parasites that a host organism harbours. Quantitative parasitology deals with measures to quantify parasite loads in samples of hosts and to make statistical comparisons of parasitism across host samples. In evolutionary biology, parasite load has important implications for sexual selection and the evolution of sex, as well as openness to experience.
Инфекция и распространение
Одно паразитное животное обычно демонстрирует агрегированное распределение среди особей-хозяев, что означает, что большинство хозяев заражено небольшим количеством паразитов, в то время как немногие хозяева несут на себе подавляющее большинство особей паразита. Это создает значительные трудности для исследователей экологии паразитов: следует избегать использования параметрической статистики. Часто рекомендуется логарифмическое преобразование данных перед применением параметрических тестов или использование непараметрической статистики. Однако это может повлечь за собой дополнительные проблемы. Поэтому современная количественная паразитология основывается на более продвинутых биостатистических методах. У позвоночных самцы часто несут более высокую паразитарную нагрузку, чем самки. Считается, что различия в моделях передвижения, выборе местообитания, диете, размерах тела и украшениях способствуют этой половой предвзятости, наблюдаемой в паразитарной нагрузке. Часто у самцов более обширные ареалы обитания, и, следовательно, они с большей вероятностью сталкиваются с участками, насыщенными паразитами, чем самки того же вида. В тех случаях, когда у видов проявляется половой диморфизм, считается, что более крупный пол способен переносить более высокую паразитарную нагрузку. У насекомых восприимчивость к паразитарной нагрузке связана с генетической изменчивостью в колонии насекомых. В колониях перепончатокрылых (муравьев, пчел и ос) колонии с высокой генетической изменчивостью, подвергавшиеся воздействию паразитов, испытывали меньшую паразитарную нагрузку, чем колонии, генетически более однородные.
Методы количественного определения
В зависимости от вида паразитов, различные методы количественного определения позволяют ученым измерить количество присутствующих паразитов и определить паразитарную нагрузку организма. Количество паразитов зависит от типа паразита и места его локализации в организме хозяина. Например, внутриклеточные паразиты, такие как простейшие рода Plasmodium, вызывающие малярию у человека, количественно определяются путем приготовления и исследования мазка крови с подсчетом количества инфицированных лейкоцитов под микроскопом. Другие паразиты, обитающие в крови хозяина, также могут быть подсчитаны на мазке крови с использованием специальных методов окрашивания для лучшей визуализации клеток. С развитием технологий появляются более современные методы количественного определения паразитов, такие как портативные автоматические счетчики клеток, для эффективного подсчета паразитов, например, Plasmodium в мазках крови. Количественное определение кишечных паразитов, таких как нематоды, присутствующие у особи, часто требует вскрытия животного, извлечения и подсчета паразитов. Существуют и другие методы определения кишечных паразитов, не требующие диссекции, например, выявление паразитарных инфекций путем исследования фекалий. Это распространенная практика в ветеринарной медицине, используемая для расчета паразитарной нагрузки у домашних животных, таких как кошки и собаки. Методы исследования фекалий включают приготовление мазков и методы флотации. Флотация фекалий позволяет обнаруживать репродуктивные структуры эндопаразитов (см. эндопаразит) – яйца, личинки, ооцисты и цисты, которые проходят через пищеварительную систему и, следовательно, присутствуют в фекалиях. Об аналитических статистических методах, используемых для изучения распространенности и интенсивности паразитарных инфекций, см. в разделе «Количественная паразитология».
Сексуальный отбор
Известно, что паразитарная нагрузка влияет на половой отбор у различных видов. Гамильтон и Зук (1982) предположили, что самки могут основывать свой выбор партнера на наследственной устойчивости к паразитам. Эта гипотеза утверждает, что проявление вторичных половых признаков зависит от общего состояния здоровья хозяина. Хозяева и паразиты соэволюционируют, что приводит к формированию наследственной устойчивости к паразитам, оказывающей негативное влияние на жизнеспособность хозяина. Следовательно, самки выбирают самцов с небольшим количеством или полным отсутствием паразитов, ориентируясь на степень выраженности вторичных половых признаков, то есть на признаки, свидетельствующие о здоровье. Одно исследование показало, что паразитарная нагрузка предсказывает выбор партнера у гуппи. При контроле других переменных было установлено, что самки предпочитают самцов с относительно небольшим количеством паразитов, причем это предпочтение связано с более высокой частотой демонстрационного поведения, характерного для менее зараженных самцов. Аналогичное явление наблюдается и у других видов.
Поведение
Было показано, что паразитарная нагрузка также влияет на поведение зараженного организма. Проведено множество исследований, изучающих влияние количества паразитов в организме хозяина и его связь с такими видами поведения, как добывание пищи, миграция и конкуренция. В исследовании, проведенном в Университете Джорджии, было установлено, что жуки с более высокой паразитарной нагрузкой выигрывали больше драк, чем жуки с низкой паразитарной нагрузкой. Однако, при столкновении с жуками, не зараженными паразитами, жуки с паразитами проигрывали. У видов птиц также наблюдаются поведенческие изменения, связанные с паразитарной нагрузкой. У воробьинообразных высокая паразитарная нагрузка приводит к снижению интенсивности пения, что влияет на проявление вторичных половых признаков, важных для выбора партнера. Подобные эффекты наблюдались и у других видов птиц.
В медицине
Установлено, что паразитарная нагрузка влияет на распространение инфекционных заболеваний. Например, паразитологи из Университета Сан-Паулу исследовали влияние болезни Чаги на иммунную систему. Они обнаружили, что у людей, переживших острую фазу инфекции, развивается специфический иммунный ответ на паразита, который снижает уровень паразитов в тканях и крови. Данное исследование направлено на выяснение, влияет ли паразитарная нагрузка на острой стадии инфекции на формирование положительного иммунного ответа у хозяина. Исследование проводилось на мышах с целью последующего применения полученных результатов для помощи людям, зараженным болезнью Чаги. Мариньо и соавторы обнаружили, что паразитарная нагрузка в острой фазе инфекции коррелирует с интенсивностью активации и реакции иммунной системы хозяина на поздней хронической стадии заболевания. Это исследование может привести к новым открытиям в паразитологии и потенциально предотвратить распространение паразитов и, следовательно, заболеваний, связанных с паразитарными инфекциями, в популяции.
Стресс хозяина
Стресс хозяина создает неблагоприятные условия для паразитов внутри организма, что приводит к увеличению паразитарной нагрузки. Показано, что недоедание подавляет иммунную систему, что ведет к увеличению количества паразитов в популяции и повышению скорости передачи инфекции. Недоедание и разложение могут приводить к болезням в популяции и, как следствие, к увеличению числа паразитов. Особи, страдающие от недоедания и подверженные стрессу, демонстрируют наибольшую паразитарную нагрузку. Это подразумевает, что у этих особей выше вероятность умереть из-за факторов окружающей среды, а также из-за паразитарной инфекции, что, вероятно, приводит к гибели популяции паразитов внутри конкретного хозяина. Это, в свою очередь, ограничивает распространение паразитов в популяции. В эксперименте, проведенном Пулкиненом и соавторами, было установлено, что при ограничении питания в популяции крабов, инфицированных дафнией, наблюдалась смертность среди инфицированных крабов. Это было обусловлено стрессом в окружающей среде, а также стрессом внутри организма хозяина (тела краба) из-за паразитарной инфекции. Пулкинен и соавторы также обнаружили, что через некоторое время произошло соответствующее уменьшение среднего размера крабов, и, следовательно, снизился уровень смертности, вызванный недоеданием и стрессом окружающей среды. Это привело к увеличению паразитарной нагрузки в популяции. Паразитарная нагрузка – это сложное экологическое явление, часто демонстрирующее отрицательную обратную связь, поскольку выживание хозяина после инфекции отвечает интересам популяции паразитов.