Многие из нас пытаются подавить мысли о них, в то время как другие стали их принимать. Как бы вы ни относились к паразитам, они могут многое рассказать ученым об экологии, здоровье и окружающей среде.

Например, подумайте, какие животные имеют общих паразитов . Это простой вопрос со многими последствиями для пищевых сетей, редких видов и даже изменения окружающей среды. Также важно понимать передачу болезней в мире, где люди и животные-хозяева становятся все более взаимосвязанными. Однако ответить на этот вопрос сложно, особенно когда исследования касаются исчезающих и находящихся под угрозой исчезновения видов.

Международное исследование под руководством исследователя Калифорнийского университета в Санта-Барбаре предлагает многообещающее решение. Используя ДНК из навоза крупных травоядных, ученые обнаружили целую сеть желудочно-кишечных паразитов, общих для 17 видов диких и домашних травоядных. Статья, опубликованная в журнале Proceedings of the Royal Society B , проливает свет на закономерности разнообразия паразитов на границе между дикой природой и домашним скотом. В частности, авторы обнаружили, что желудочно-кишечные паразиты , как правило, заражают хозяев с похожим типом кишечника и эволюционной историей , и что домашние животные являются центральными игроками в этой сети.

Ведущий автор Джорджия Титкомб была аспиранткой Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, когда впервые начала пачкать руки экскрементами гигантских млекопитающих. Работая над своей диссертацией, она хотела понять, как крупные, дикие и домашние животные могут делиться паразитами в источниках воды, где они собираются. Но она все больше разочаровывалась в использовании типичных методов ручной идентификации и подсчета яиц паразитов. «Я изучала микроскоп и видела яйца, которые выглядели совершенно одинаково», — сказала она. «Невозможно было сказать, может ли аморфный микроскопический овал, который я нашел в коровьем фекалиях, заразить антилопу».

В поисках лучшего способа Титкомб обратился к соавтору Робу Принглу из Принстонского университета, который использовал ДНК в экскрементах травоядных, чтобы выяснить их рацион. «Меня вдохновила их статья, — вспоминает Титкомб, который поступает на факультет Университета штата Колорадо. «Я подумал: что, если бы мы могли адаптировать этот метод для обнаружения огромного разнообразия паразитов у этих травоядных?» Возможно, это могло бы выявить предсказуемые закономерности разнообразия и обмена паразитами.

«Мы хотели понять факторы, влияющие на состав и сходство сообществ паразитов у разных видов хозяев, — сказал Прингл, — а также понять, кто с кем может делиться паразитами».

Команда использовала метабаркодирование ДНК — метод, который амплифицирует короткую цепь ДНК в образце и сопоставляет ее с последовательностями в генетической базе данных — чтобы выяснить наличие и разнообразие паразитов у 17 видов крупных травоядных, обнаруженных в Исследовательском центре Мпала в центральной Кении. . «Наличие такого богатого разнообразия травоядных, которые все пересекались в одном месте исследования, позволило нам исследовать широкий спектр факторов, которые могут объяснить их паразитарные инфекции», — сказал Титкомб.

Авторы проверили несколько переменных, таких как размер тела хозяина, диета и размер социальной группы, и обнаружили несколько ключевых закономерностей. «Самым важным фактором была эволюционная история хозяина», — объяснил Титкомб. «Более близкородственные хозяева имели более близкородственных паразитов». Кроме того, структура кишечника хозяина — среда обитания паразита — может определять сообщество обитающих там паразитов.

Травоядные млекопитающие делятся на две основные группы: те, которые переваривают растительные вещества в передней кишке, и те, которые переваривают растительные вещества в задней кишке. Ферментеры передней кишки, такие как коровы, антилопы, буйволы и жирафы, очень эффективно извлекают питательные вещества из растений, потому что у них сложный желудок. Авторы подозревали, что эти многокамерные желудки могут создавать сложную среду обитания для кишечных паразитов. В результате у этих животных может быть другой набор паразитов, чем у ферментеров задней кишки, таких как зебры, ослы, слоны и бородавочники, у которых есть длинная толстая кишка, где они поглощают большую часть питательных веществ.

Почему разные паразиты обнаруживаются в разных отделах кишечника? «Одна из причин может заключаться в том, что пищеварительный процесс включает в себя действительно поразительные колебания кислотности, а также микробов», — сказал Титкомб. Паразиты должны быть приспособлены к жизни в этих условиях, поэтому они, вероятно, специализируются в разных областях желудочно-кишечного тракта.

Животные с похожим типом кишечника также, как правило, имеют схожую эволюционную историю и, следовательно, могут иметь несколько общих факторов, влияющих на паразитов, таких как иммунитет, поэтому очень сложно отделить роль типа кишечника от родства с хозяином. Тем не менее, авторы обнаружили генетически сходных паразитов у очень разных групп животных, таких как бородавочники, зебры и слоны, поэтому они подозревают, что тип кишечника отвечает за значительную часть этих вариаций.

Один вывод, которого авторы не ожидали, оказался весьма важным. «Мы обнаружили, что несколько видов домашнего скота действительно были вовлечены в эту сеть обмена паразитами», — сказал Титкомб. «Верблюды, коровы и ослы имеют общих паразитов с несколькими видами диких животных. Несмотря на дегельминтизацию при отъеме, коровы по-прежнему имеют общих паразитов по крайней мере с восемью другими видами».

Учет важной роли домашнего скота в этих сетях имеет решающее значение для планирования на будущее. «Во всем мире популяции крупных млекопитающих сокращаются и все чаще вытесняются домашним скотом», — сказал Прингл. «Паразиты этих животных серьезно влияют на их здоровье и физическую форму, что является потенциальной проблемой для сохранения и обеспечения средств к существованию человека, поскольку дикие животные могут передавать болезни домашнему скоту».

Авторы считают, что их выводы будут важны для управления животноводством. Прингл добавил, что правильное понимание факторов, влияющих на эти сети паразитов, имеет решающее значение для разработки эффективных планов сохранения, а также для прогнозирования вспышек болезней и борьбы с ними.

Например, важно понимать, в какой степени верблюды и крупный рогатый скот делятся паразитами с дикими травоядными. Команда обнаружила, что 90% верблюдов были заражены по крайней мере одним видом паразитических нематод. Верблюды все чаще заменяют крупный рогатый скот в районе исследования из-за их устойчивости к засухе, и они были одним из наиболее важных видов в сети обмена паразитами.

Титкомб также отметил, что это все еще ранние этапы, и предстоит еще много работы. «Мы рассмотрели только одну грань мира паразитов, — сказала она, — хотя и важную для травоядных. Но есть и много других групп паразитов, на которые стоит обратить внимание».

Авторы также отмечают, что метод метабаркодирования не совершенен. «При использовании этих методов необходимо учитывать множество аспектов, которые постоянно развиваются», — сказал Титкомб. «Кроме того, мы еще не можем надежно определить интенсивность инфекции, что важно для здоровья животных и для выявления потенциальных суперраспространителей».

В будущем Титкомб ожидает, что метабаркодирование ДНК паразитов станет важным инструментом для паразитологов и экологов, изучающих инфекции в меняющихся ландшафтах. «Я думаю, что самое крутое в том, что теперь мы можем взять этот крошечный кусочек ДНК, совершенно неинвазивно, и иметь возможность дешево и эффективно распутать целый мир паразитов для сотен образцов», — сказала она. Это дает беспрецедентную возможность связывать животных по их общим паразитам, изучать их с течением времени и смотреть, как эта динамика меняется в разных контекстах.