Parasit dan inang dapat merespon secara berbeda terhadap dunia yang lebih hangat

Environmental Disaster: Natural Disasters That Affect Ecosystems (Juli 2019).

Anonim

Organisme yang terinfeksi oleh parasit dapat merespon secara berbeda terhadap perubahan suhu dibandingkan dengan yang tidak terinfeksi, menurut penelitian baru dari University of Georgia. Studi tentang sistem parasit tuan rumah di perairan pesisir tenggara AS menemukan bahwa kenaikan hanya 2 derajat Celcius bisa cukup menyebabkan parasit mati secara lokal, karena inang yang terinfeksi tidak dapat bertahan hidup pada suhu yang lebih tinggi.

"Kebanyakan organisme terinfeksi oleh beberapa parasit, dan banyak populasi akan memiliki proporsi besar yang terinfeksi - dalam sistem ini, hingga 30 hingga 40 persen, " kata penulis utama Alyssa Gehman. "Ketika sebagian besar populasi memiliki respon yang berbeda terhadap suhu, itu mempengaruhi respon seluruh populasi. Jadi jika kita ingin dapat memprediksi bagaimana organisme akan merespon perubahan lingkungan, kita harus dapat memprediksi bagaimana organisme yang terinfeksi akan merespon. "

Studi, "Host dan parasit ekologi termal bersama-sama menentukan efek pemanasan iklim pada dinamika epidemi, " muncul dalam Prosiding National Academy of Sciences.

Penelitian difokuskan pada populasi kepiting lumpur pipih yang hidup di terumbu tiram dekat Savannah, Georgia, dan parasit invasif yang menginfeksinya. Kepiting lumpur adalah spesies umum dari Massachusetts hingga Texas. Parasit, sejenis teritip yang berasal dari Teluk Meksiko, sekarang ditemukan di sepanjang pantai Atlantik dari Florida ke Long Island Sound. Ia mengebiri inangnya dan mengembangkan organ reproduksi eksternal yang menghasilkan keturunan parasit. Ini dilepaskan ke dalam air sebagai larva berenang bebas yang mencari kepiting baru yang tidak terinfeksi untuk melayani sebagai tuan rumah.

Gehman, pada saat itu, seorang Wormsloe Institute for Environmental History Fellow dan seorang mahasiswa doktoral di Sekolah Ekologi Odum, bekerja dengan sistem parasit tuan rumah ini pada pertanyaan penelitian yang berbeda ketika dia menyadari bahwa kepiting yang terinfeksi sekarat dalam jumlah besar pada akhir musim panas.

Tergugah oleh tingkat kematian musim panas yang tinggi, Gehman bekerja dengan profesor Sekolah Odum Jeb Byers untuk merancang serangkaian percobaan laboratorium untuk menetapkan rentang suhu untuk parasit dan untuk kepiting pada berbagai tahap siklus penyakit: tidak terinfeksi, terpajan (dijajah oleh parasit tetapi belum menghasilkan keturunan parasit) dan terinfeksi (aktif memproduksi parasit keturunan). Dia juga mencari suhu optimal untuk kelangsungan hidup kepiting dan keberhasilan reproduksi parasit.

Bekerja dari Skydaway Institute of Oceanography UGA di Savannah, Gehman mampu melakukan eksperimennya berdekatan dengan habitat alami organisme penelitian. Dia mengumpulkan kepiting di semua tiga tahap penyakit dari terumbu tiram lokal dan selama periode delapan bulan menundukkan mereka untuk perlakuan suhu yang berbeda yang mencakup rentang suhu tahunan untuk wilayah tersebut. Untuk kepiting, ia mengukur tingkat kelangsungan hidup menurut status infeksi, dan untuk parasit, tingkat reproduksi.

Dia menemukan bahwa ada perbedaan besar dalam tingkat kelangsungan hidup dari kepiting yang tidak terinfeksi, terpapar dan terinfeksi dan dalam reproduksi parasit tergantung pada suhu.

"Perbedaan ini menunjukkan bahwa parasit mempengaruhi bagaimana tuan rumah merespon suhu, " kata Gehman. "Ketika suhu naik, infeksi parasit menurunkan tingkat kelangsungan hidup penghuni."

Untuk menentukan apa yang mungkin terjadi pada organisme ini ketika iklim menghangat, Gehman bekerja dengan rekan penulis Richard Hall of the Odum School dan College of Veterinary Medicine untuk mengembangkan model yang mewakili sistem parasit tuan rumah, dengan mempertimbangkan perbedaan tahapan siklus penyakit menggunakan informasi yang diperoleh dari eksperimen.

"Percobaan suhu Alyssa memberikan kesempatan unik untuk mengembangkan model yang memprediksi dinamika infeksi di bawah pemanasan masa depan, " kata Hall. "Meskipun ada peningkatan minat dalam memahami efek suhu pada organisme pembawa penyakit seperti nyamuk, ini adalah salah satu studi pertama untuk mengukur bagaimana suhu dan infeksi parasit berinteraksi untuk mempengaruhi kelangsungan hidup tuan rumah dan produksi parasit. Kita kemudian dapat menggunakan model ini untuk mengeksplorasi bagaimana variasi temperatur tahunan, dan pemanasan di masa depan, akan mempengaruhi transmisi parasit di pantai Georgia dan sekitarnya. "

Mereka menjalankan model menggunakan data suhu rata-rata mingguan yang dihitung dari lokasi Ekosistem Ekologi Penelitian Ekosistem Pantai Pesisir Georgia, yang memiliki suhu air di daerah tersebut selama 12 tahun. Bagian dari populasi kepiting yang terinfeksi menunjukkan siklus musiman yang nyata, dengan tingkat infeksi tertinggi pada bulan-bulan musim dingin yang lebih dingin dan musim semi awal, menurun pada akhir musim semi dan musim panas ketika suhu air naik dan inang-inangnya - dan akibatnya parasit mereka - mati di jumlah yang lebih besar. Model demikian menangkap pola siklik yang sama yang terlihat pada parasit dalam data lapangan.

"Pengukuran yang rumit terhadap respons organisme nyata terhadap suhu yang terikat pada model matematika adalah upaya yang sangat membutuhkan tenaga kerja, dan yang jarang dilakukan pada tingkat detail ini untuk organisme besar, " kata Byers, penulis senior surat kabar itu. "Tapi hasilnya sangat berharga, karena memungkinkan wawasan luar biasa ke dalam sistem nyata dan menyoroti pentingnya membandingkan suhu dan suhu tempuh host dan parasit untuk mempertajam prakiraan penyakit."

Untuk meramalkan bagaimana kepiting lumpur dan parasitnya kemungkinan akan merespon di bawah skenario pemanasan yang masuk akal, tim menjalankan model lagi dengan peningkatan suhu rata-rata mingguan 1 dan 2 derajat C. Mereka menemukan bahwa dengan kenaikan 1 derajat C, tingkat infeksi akan turun; dengan kenaikan 2 derajat C, populasi lokal parasit diprediksi akan mati sepenuhnya.

Gehman kemudian melihat dampak kenaikan suhu di bagian utara kisaran parasit, menggunakan informasi yang disediakan oleh sistem Cagar Alam Estuari, yang telah mengumpulkan data suhu di situs sepanjang pantai Atlantik selama bertahun-tahun.

Mereka menemukan bahwa pemanasan tidak mungkin menyebabkan parasit bergerak lebih jauh ke utara. Namun, untuk garis lintang antara 34 dan 40 — kira-kira dari selatan Wilmington, North Carolina, di sebelah utara Sungai Toms, New Jersey — mereka menemukan bahwa ketika suhu naik akan ada lebih banyak minggu sepanjang tahun dengan kondisi yang menguntungkan untuk transmisi. Jadi sementara kisaran parasit tidak mungkin untuk memperluas dan bahkan mungkin berkurang jika mati di selatan, mungkin ada lebih banyak transmisi di lokasi utara saat ini.

Gehman memperingatkan bahwa prediksi ini mengasumsikan bahwa baik parasit maupun inang tidak akan beradaptasi dengan naiknya suhu.

"Banyak penyakit yang ditularkan nyamuk diperkirakan akan meningkat di daerah beriklim sedang di bawah perubahan iklim, tetapi penelitian ini menunjukkan bahwa dunia yang lebih hangat tidak selalu merupakan dunia yang lebih buruk, " kata Byers. "Sangat penting untuk melihat secara spesifik respon termal dari host dan parasit."

menu
menu