Gli organismi infettati da parassiti possono rispondere in modo diverso ai cambiamenti di temperatura rispetto alle loro controparti non infette, secondo una nuova ricerca dell'Università della Georgia. Lo studio di un sistema ospite-parassita nelle acque costiere degli Stati Uniti sudorientali ha scoperto che un aumento di soli 2 gradi Celsius potrebbe essere sufficiente per causare l'estinzione locale del parassita, poiché gli ospiti infetti non sono in grado di sopravvivere a temperature più elevate.

"La maggior parte degli organismi è infettata da qualche parassita, e molte popolazioni avranno una grande percentuale di infetti:in questo sistema, fino al 30-40 percento, " ha detto l'autore principale Alyssa Gehman. "Quando una percentuale così ampia della popolazione ha una risposta diversa alla temperatura, influenza la risposta dell'intera popolazione. Quindi, se vogliamo essere in grado di prevedere come gli organismi reagiranno ai cambiamenti ambientali, dobbiamo essere in grado di prevedere come risponderanno gli organismi infetti".

Lo studio, "L'ecologia termica dell'ospite e del parassita determina congiuntamente l'effetto del riscaldamento climatico sulle dinamiche epidemiche, " appare in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

La ricerca è focalizzata su una popolazione di granchi di fango flatback che vivono su banchi di ostriche vicino a Savannah, Georgia, e un parassita invasivo che li infetta. I granchi di fango sono una specie comune dal Massachusetts al Texas. Il parassita, un tipo di cirripede originario del Golfo del Messico, si trova ora lungo la costa atlantica dalla Florida al Long Island Sound. Castra il suo ospite e sviluppa un organo riproduttivo esterno che produce prole parassita. Questi vengono rilasciati nell'acqua come larve che nuotano liberamente alla ricerca di nuovi granchi non infetti per fungere da ospiti.

Gehman, all'epoca membro del Wormsloe Institute for Environmental History Fellow e studente di dottorato presso la Odum School of Ecology, stava lavorando con questo sistema ospite-parassita su una domanda di ricerca diversa quando ha notato che i granchi infetti morivano in gran numero alla fine dell'estate.

Incuriosito dall'alto tasso di mortalità estiva, Gehman ha lavorato con il professore della Odum School Jeb Byers per progettare una serie di esperimenti di laboratorio per stabilire gli intervalli di temperatura per i parassiti e per i granchi nelle diverse fasi del ciclo della malattia:non infetti, esposto (colonizzato dal parassita ma non ancora producendo prole parassita) e infetto (producendo attivamente prole parassita). Ha anche cercato le temperature ottimali per la sopravvivenza dei granchi e il successo riproduttivo dei parassiti.

Lavorando allo Skidaway Institute of Oceanography di UGA a Savannah, Gehman è stata in grado di condurre i suoi esperimenti adiacenti all'habitat naturale degli organismi di studio. Ha raccolto granchi in tutte e tre le fasi della malattia dalle barriere coralline di ostriche locali e per un periodo di otto mesi li ha sottoposti a diversi trattamenti di temperatura che abbracciano la gamma annuale di temperature per la regione. Per i granchi, ha misurato i tassi di sopravvivenza in base allo stato di infezione, e per i parassiti, il tasso di riproduzione.

Ha scoperto che c'erano grandi differenze nei tassi di sopravvivenza dei non infetti, granchi esposti e infetti e nella riproduzione dei parassiti a seconda della temperatura.

"Queste differenze mostrano che i parassiti influenzano il modo in cui gli ospiti rispondono alla temperatura, " Ha detto Gehman. "Con l'aumento delle temperature, l'infezione parassitaria riduce il tasso di sopravvivenza degli ospiti".

Per determinare cosa è probabile che accada a questi organismi quando il clima si riscalda, Gehman ha lavorato con il coautore Richard Hall della Odum School e il College of Veterinary Medicine per sviluppare un modello che rappresenta il sistema ospite-parassita, tenendo conto delle diverse fasi del ciclo della malattia utilizzando le informazioni raccolte dagli esperimenti.

"Gli esperimenti sulla temperatura di Alyssa hanno fornito un'opportunità unica per sviluppare modelli che prevedono la dinamica dell'infezione in caso di riscaldamento futuro, "ha detto Hall. "Mentre c'è un crescente interesse per la comprensione degli effetti della temperatura sugli organismi portatori di malattie come le zanzare, questo è stato uno dei primi studi a quantificare come la temperatura e l'infezione parassitaria interagiscono per influenzare la sopravvivenza dell'ospite e la produzione del parassita. Possiamo quindi utilizzare questi modelli per esplorare come la variazione annuale della temperatura, e futuro riscaldamento, influenzerà la trasmissione dei parassiti sulla costa della Georgia e oltre".

Hanno eseguito il modello utilizzando i dati sulla temperatura media settimanale calcolati dal sito di ricerca ecologica a lungo termine dell'ecosistema costiero della Georgia, che ha registrato le temperature dell'acqua nella zona per 12 anni. La porzione della popolazione di granchi infetta ha mostrato un pronunciato ciclo stagionale, con tassi di infezione più alti nei mesi più freddi dell'inverno e all'inizio della primavera, cadere in tarda primavera e in estate quando la temperatura dell'acqua aumenta e gli ospiti, e di conseguenza i loro parassiti, muoiono in numero maggiore. Il modello ha quindi catturato lo stesso modello ciclico visto nel parassita nei dati di campo.

"Le complesse misurazioni delle risposte degli organismi reali alla temperatura unite a un modello matematico sono un'impresa ad alta intensità di lavoro, e uno che è raramente praticato a questo livello di dettaglio per i grandi organismi, " ha detto Byers, l'autore senior del documento. "Ma il risultato ne è valsa la pena, perché consente una visione straordinaria di un sistema reale e fa luce sull'importanza di confrontare le temperature e gli intervalli di temperatura ottimali dell'ospite e del parassita per affinare la previsione delle malattie".

Per prevedere come i granchi di fango e i loro parassiti risponderanno probabilmente in scenari plausibili di riscaldamento, il team ha eseguito nuovamente il modello con aumenti settimanali della temperatura media di 1 e 2 gradi C. Hanno scoperto che con un aumento di 1 grado C, i tassi di infezione diminuiranno; con un aumento di 2 gradi C, si prevede che la popolazione locale dei parassiti si estinguerà completamente.

Gehman ha quindi esaminato gli impatti dell'aumento delle temperature nella parte settentrionale dell'areale del parassita, utilizzando le informazioni fornite dal sistema National Estuarine Research Reserve, che da molti anni raccoglie dati sulla temperatura in siti lungo la costa atlantica.

Hanno scoperto che non è probabile che il riscaldamento induca il parassita a spostarsi più a nord. Però, per latitudini comprese tra 34 e 40, all'incirca da sud di Wilmington, Carolina del Nord, appena a nord del fiume Toms, New Jersey:hanno scoperto che con l'aumento delle temperature ci sarebbero state più settimane durante l'anno con condizioni favorevoli alla trasmissione. Quindi, mentre è improbabile che il raggio d'azione del parassita si espanda e potrebbe persino ridursi se si estingue a sud, potrebbe esserci più trasmissione nelle sue attuali posizioni settentrionali.

Gehman ha avvertito che questa previsione presuppone che né il parassita né l'ospite si adatteranno all'aumento delle temperature.

"Si prevede che molte malattie trasmesse dalle zanzare aumenteranno nelle regioni temperate sotto il cambiamento climatico, ma questa ricerca mostra che un mondo più caldo non è sempre un mondo più malato, " ha detto Byers. "È importante esaminare le specifiche delle risposte termiche sia dell'ospite che del parassita".