无论是浮游生物暴露于寄生虫还是人类暴露于病原体，宿主最初的免疫反应在决定感染是否发生以及在种群中传播到何种程度方面起着至关重要的作用，科罗拉多大学博尔德分校的新研究指出。
这项发表在《美国博物学家》5月13日的研究结果，为理解和预防动物物种内部和之间的疾病传播提供了宝贵的见解。从通过蜗牛传播到发展中国家人类的寄生扁虫，到从哺乳动物和昆虫到人类的动物传染病溢出事件——这些事件导致了像COVID-19和西尼罗河病毒这样的全球大流行——受感染生物的免疫反应是计算接下来会发生什么的关键变量。
“我们在疾病生态学和流行病学中看到的一个最大的模式是，并非所有宿主都是平等的，”论文的主要作者、生态学博士后研究员塔拉·斯图尔特·梅里尔说，“在传染病研究中，我们希望将宿主免疫纳入我们对疾病传播的理解中。”
无脊椎动物是疾病的常见媒介，这意味着它们可以在人类之间或从动物传播到人类。像疟疾这样的媒介传播疾病几乎占全球所有传染病的20%，每年导致超过70万人死亡。
然而，流行病学研究很少考虑作为人类疾病媒介的无脊椎动物的免疫和恢复。他们假设一旦暴露于病原体，无脊椎宿主就会感染。
但如果无脊椎动物有可能抵抗这些疾病，并打破将它们传递给人类的链条呢？
在观察一种小型浮游动物（Daphnia dentifera）在其生命周期中暴露于真菌寄生虫（Metschnikowia bicuspidata）的过程中，研究人员看到了这种潜力。一些浮游生物擅长阻止真菌孢子进入其体内，而另一些则在摄入孢子后在有限的时间内清除了感染。
“我们的结果表明，无脊椎动物可以使用几种防御措施来减少感染的可能性，我们需要了解这些免疫防御以理解感染模式，”斯图尔特·梅里尔说。
斯图尔特·梅里尔在伊利诺伊大学的第一年作为博士生开始了这项工作，研究这种小型浮游生物及其防御集合。如果浮游生物未能抵御寄生虫，这是一个残酷的过程：其真菌孢子攻击浮游生物的肠道，充满其身体并生长，直到宿主最终死亡时释放。
但她注意到一些以前未被记录的事情：一些注定失败的浮游生物恢复了。几年后，她发现，面对相同的暴露水平，这些感染的成功或失败取决于宿主在这早期有限机会窗口期间内部防御的强度。
研究人员根据对这些个体结果的观察，开发了一个简单的概率模型来测量宿主免疫，该模型可以应用于野生动物系统，对通过无脊椎动物传播给人类的疾病具有重要应用。
“当免疫反应良好时，它们充当减少传播的过滤器，”斯图尔特·梅里尔说，“但任何削弱免疫的环境变化实际上可以放大传播，因为它会让所有暴露通过并最终变得具有传染性。”
斯图尔特·梅里尔希望，对像浮游生物这样简单动物的感染的更好理解可以更广泛地应用于对人类健康重要的无脊椎动物。
在非洲、东南亚以及南美和中美洲，2亿人遭受由血吸虫引起的感染——这些无脊椎动物更常见的名字是寄生扁虫。它们导致疾病和死亡，以及重大的经济和公共健康后果，以至于世界卫生组织认为它们是继疟疾之后第二大社会经济破坏性的寄生虫病。
“我们真的需要致力于理解预防感染，以及这些水生系统中的风险是什么，而不是仅仅治疗感染，”她说。
好消息是，我们可以从同样感染我们的无脊椎动物那里学习。在遭受或死于其感染的无脊椎宿主中，有一个很好的动机来学习如何建立免疫反应并抵御它。一些蜗牛甚至表现出保留免疫记忆的能力：如果它们感染一次并存活，那么它们可能永远不会再次感染。
“如果我们能更好地理解环境如何塑造这些防御，我们可以预测未来环境变化可能如何放大或抑制对人类的传播风险，”斯图尔特·梅里尔说。