Американские биологи обнаружили неожиданное последствие глобального потепления, предрекаемого Земле некоторыми учеными в ближайшее время. Оказалось, при повышении температуры окружающей среды даже на пару градусов иммунная система комаров ослабевала, а возрастные изменения в их организме наступали раньше положенного. Это значит, что потенциальное изменение климата может иметь серьезные последствия для популяции насекомых и передачи ими некоторых болезней.
По данным Всемирной организации здравоохранения, трансмиссивные (передающиеся живыми организмами-переносчиками) заболевания, среди которых наиболее известны малярия, лихорадка денге и вирус Зика, ежегодно становятся причиной более 700 тысяч смертей. На их долю приходится примерно 17 процентов всех инфекционных заболеваний, а передают их кровососущие членистоногие — комары, клещи, вши и мухи. Распространенность трансмиссивных болезней отчасти объясняется чрезвычайно простым механизмом передачи — укусом инфицированного насекомого.
Обычно, когда заболевают люди с нормально работающей иммунной системой, в их организме возникает серия иммунных реакций для устранения инфекции. У комаров инфекции тоже вызывают иммунный ответ, но их иммунная система очень чувствительна к окружающей среде. Это связано с тем, что комары — экзотермы, следовательно, температура их тела зависит от температуры окружающей среды.
Исследователи из Университета Вандербильта (США) решили выяснить, как изменение климата, а точнее — возможный рост глобальной температуры более чем на полтора градуса после 2030 года, может сказаться на комарах Anopheles gambiae (комплекс видов, состоящий из семи морфологически неотличимых отдельных видов) — основном переносчике малярии и слоновьей болезни в странах Африки к югу от Сахары. Обычно у насекомых при более высоких температурах окружающей среды и тела повышается скорость развития и метаболизма, при этом размер тела и продолжительность жизни, наоборот, сокращаются.
Чтобы изучить реакцию организма комаров на изменение окружающей температуры, авторы исследования выращивали насекомых от рождения до смерти в трех отдельных камерах с контролируемой температурой (27, 30 и 32 градуса Цельсия) и влажностью 75 процентов. Затем бактериями Escherichia coli (кишечная палочка) и Micrococcus luteus заражали более 7000 самок комаров разного возраста (от одного до 15 дней) и изучали иммунные реакции их организмов.
Основное внимание уделяли одному специфическому иммунному ответу — меланизации, при которой в организме комаров образуются твердые оболочки из пигмента меланина вокруг патогенов, лишая их доступа к питательным веществам и приводя к гибели. Главное удобство этого иммунного ответа в том, что его можно наблюдать на брюшной стенке комара под микроскопом.
Исследователи обнаружили не только то, что более высокая температура и общее старение организма ослабляют меланизацию, но и что более высокая температура ускоряет ослабление меланизации с возрастом.
Так, по сравнению с комарами, живущими при 27 градусах, у насекомых при повышенных температурах среды обитания потенциал реакции меланизации был снижен на 50-80 процентов независимо от возраста. Аналогично вне зависимости от температуры воздуха сила иммунного ответа падала с возрастом на 58 процентов. Но, по мнению авторов статьи, наиболее важно, что эти параметры взаимосвязаны: с повышением температуры снижается возраст, при котором у комаров возникали серьезные проблемы с иммунитетом.
Более подробно о результатах исследования рассказано в статье, опубликованной в журнале PLOS Pathogens. В дальнейшем ученые планируют изучить влияние температуры на другие иммунные реакции и других насекомых — переносчиков инфекционных заболеваний и насекомых-опылителей, а также установить связь между ослаблением иммунной системы, выживаемостью комаров и распространенностью трансмиссивных заболеваний.
«Эти эффекты взаимосвязаны, поскольку если у комаров более слабый иммунный ответ и они с большей вероятностью заразятся, у них также потенциально больше шансов умереть от инфекции. А если они умрут прежде, чем смогут укусить свою следующую жертву, это может снизить вероятность передачи болезни», — подчеркнули авторы нового исследования.