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食人族一种阻止疾病传播的新方法

根据一项新的研究,可能正是医生所要求的同类相食,该研究将由前路易斯安那州立大学博士后研究员和现任加州大学圣地亚哥分校或加州大学圣地亚哥分校,博士后研究员本杰明·范艾伦以及其他人在美国自然主义者发表。位于路易斯安那州立大学的Bret Elderd实验室和莱斯大学的Volker Rudolf实验室。

食人族一种阻止疾病传播的新方法

路易斯安那州立大学生物科学系副教授Bret Elderd调查各种因素如何影响昆虫的疾病传播,特别是鳞翅目昆虫,包括蝴蝶和飞蛾。通过他的实验室小组,Elderd研究了昆虫吃的植物产生的保护性化学物质和温度变化等因素如何加速或抑制疾病的传播。通过研究这些因素和其他因素,Elderd的工作可以帮助其他研究人员创造环保的生物杀虫剂,以保护作物,如大豆。但范艾伦,Elderd及其同事发现,同类相食可能是疾病传播的一个未被充分考虑的因素。

Elderd最近在秋季粘虫蛾(Spodoptera frugiperda,秋季粘虫蛾的幼虫生命阶段)进行了基于田间的实验,以模仿和研究致死性杆状病毒在这种鳞翅目中的传播,当时他发现了一些奇怪的东西。

实验涉及将单个植物封闭在网袋中,将患病的幼虫释放到袋中以用病毒污染植物并随着疾病的传播而随着健康个体消耗植物并因此消耗病毒。在这些实验结束时,当Elderd和他的实验室小组从植物中收集健康的幼虫并将它们运回实验室以更密切地研究疾病如何传播时,它们最初只是一个烦人的问题。埃尔德和他的同事们从野外回来时装着满满一半的秋季粘虫。

“随着秋季粘虫,我们将失去大部分样本运回实验室,因为当幼虫在运输过程中相互靠近时,它们开始互相吃掉,”Elderd说。“我开始诅咒我的运气,因为这些研究可能会互相吃掉。”

起初,Elderd考虑转移到不同种类的昆虫继续他的研究。但随着时间的推移,他开始质疑,不仅仅是对他的野外实验的麻烦,而是对蚯蚓的同类相食是一个更大的目的。

“自食主义在自然界中无处不在,”埃尔德说。“一个吃人的物种很容易吃别人自己的物种,或同种的,但很长一段时间自相残杀被看作是一个畸变,当它发生在任何品种,这可能是关系到我们如何在自然中观察到吃人的偏见。随着人口密度增加,同类相食和疾病传播也会增加。由于受疾病爆发影响的人口中的同类相食可能会增加,我们倾向于将人口中的同类相食与疾病的传播联系起来。“

由于他们对毛虫疾病爆发的研究,Van Allen,Elderd及其同事深入研究了同类相食和疾病的出版作品,并开发了动物王国中同类相食与疾病相互作用的理论模型。研究人员发现,与其禁忌性质相反,同类相食可能是有利的。

“吃掉受害者的食人族基本上找到了'完美的一餐',”埃尔德说。“如果我是食人族,我的猎物具有我需要的所有蛋白质比例和微量营养素,因为它本质上是我的。然而,不利的是,我的受害者也是任何一套病原体或寄生虫的完美寄主。喜欢吃我。这里的想法是我不应该吃人,因为如果我以自己物种的有机体为食,我很有可能感染某种疾病。“

多年来,这种冒险且往往不利的行为已经渗透到生物学研究中,认为同类相食可以通过人口加强疾病的传播。本周在“自然生态学与进化”杂志上发表的一项研究强调了一些植物如何产生防御性化学物质,这些化学物质可能会促使以它为食的昆虫变得更加自相残杀。Elderd说,这项研究表明同类相食如何产生重要影响并可能推动物种之间的相互作用,但同类相食方面的主要缺点仍然是被吃掉,不一定是食人族。使用来自动物王国的理论模型和实例,Elderd和他的研究小组在他们的新美国自然主义者中展示同类相食并不总是对食人族不利的论文。实际上,同类相食可能会减少疾病的传播并防止某些物种的疾病爆发。

“关于同类相食,我们正在翻转范式,”埃尔德说。

如果从易受疾病爆发影响的人群的角度来看,这是有道理的。

“真正想要做的就是复制,”埃尔德说。“说我感染了流感病毒。为了拟合这种病毒,它理想地要传播给不仅仅是另一个人。在我们的论文中,我们探索了如果我有一种疾病和我自己物种的另一种生物吃我的想法,我所患的任何病原体或寄生虫只会扩散到另一个人身上。爆发需要将病原体或寄生虫转移到多个个体,而不仅仅是另一个食人族。“

研究作者Ben Van Allen说,食人本身本身就是疾病传播的一种不良机制。当一个食人族吃一个健康的个体时,它会杀死这个疾病的潜在未来宿主,这也对这种疾病有害。Elubd说,当一个食人族吃了受感染的个体时,总是有可能是一个吃人的人甚至不会捕获寄生虫或感染它的猎物所带来的疾病,这使得同类相食从寄生虫的角度来看特别危险。

“通过这种一对一的同类相食,一种疾病可能在人群中基本上灭绝,除非不止一个人对受害者进行盛宴,即便如此,这种疾病必须经常传播到一个以上的食人者,而不是传播到没有,“埃尔德说。Volker Rudolf是美国自然主义研究的共同作者之一,最初提出了这个想法。

当一只毛虫患病时,它的生长发育迟缓。生病的人最终变得更小,更容易让健康的人消费或蚕食。

“我们在论文中表明,如果这些毛虫成为同类相食并在人群中消耗较小的病人,那么这种病毒在人群中的传播就会减少,”Elderd说。

该文件还对人类农业实践中对比了宰杀牲畜以清除病人并防止疾病传播,例如在牲畜口蹄疫爆发的情况下,以及同类相食。事实证明,同类相食可以更有效地剔除患病人群。

“通常通过以恒定速率移除患病个体来实现剔除,”Elderd说。“然而,随着人口规模的增加,同类相食会增加。对于疾病爆发,你不仅需要生病的个体,而且需要大量潜在易感个体才能传播疾病。自食可以使人口低于阈值爆发发生和维持所需的易感个体数量。“

Elderd将这项研究描述为对同类相食的数学和理论研究。下一步是进行基于实地的实验,以凭经验证明这些想法。

“我们没有把它包含在本文中,但我们确实有实证研究证明我们的理论有水,”Elderd说。

利用秋季粘虫系统的实验,Elderd的研究小组发现同类相食可以降低疾病传播的速度。在其他系统中,有观察证据表明同类相食会阻碍疾病的传播。

“在某些物种中,母亲会蚕食他们的幼崽以清除病人和弱者,确保健康后代的存活率更高,”Elderd说。“但是,没有大量的实证研究来支持这些观察。”

Elderd和他的同事提供了第一步,以确切了解同类相食如何影响昆虫种群中的疾病传播。虽然寄生虫可能通过利用寄主生命周期中的漏洞间接地从同类相食中受益,但范艾伦的研究表明,至少对于某些人群来说,同类相食可能正是医生所要求的。

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