Una pulce d'acqua non infetta (in alto a destra) e una pulce d'acqua infetta (in basso a sinistra). I ricercatori dell'IU hanno studiato l'effetto della temperatura sull'infezione delle pulci d'acqua, o Daphnia , dal fungo patogeno Metschnikowia . Credito:Meghan Duffy, Università del Michigan
Una nuova ricerca dell'Università dell'Indiana suggerisce che i modelli informatici utilizzati per prevedere la diffusione delle epidemie dovute ai cambiamenti climatici, come i danni alle colture o le epidemie, potrebbero non tenere conto di un fattore importante nella previsione della loro gravità.
Uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Ecologia ha scoperto che gli agenti patogeni che crescono all'interno degli organismi a temperature più elevate producono prole che causano tassi di infezione più elevati rispetto agli agenti patogeni che crescono all'interno degli organismi a temperature più basse. Ciò suggerisce che il clima può causare un "effetto eco" nei futuri agenti patogeni, alla fine rendendoli più contagiosi.
"È risaputo che l'ambiente può influenzare la prole attraverso le generazioni nelle piante e negli animali, " ha detto Spencer Hall, un professore nel Dipartimento di Biologia dell'IU Bloomington College of Arts and Sciences, chi è l'autore senior dello studio. "Questo studio è uno dei primi a suggerire che simili effetti intergenerazionali si verificano nei parassiti e negli agenti patogeni".
Il lavoro è stato condotto da Marta Strecker Shocket, un dottorato di ricerca studente nel laboratorio di Hall al momento dello studio. Hall è anche membro dell'Environment Resilience Institute presso IU, parte della IU Prepared for Environmental Change Grand Challenge.
"Se le condizioni ambientali passate influiscono sulla frequenza o sulla gravità delle infezioni future, quindi gli attuali modelli climatici non prendono in considerazione un fattore importante quando si prevedono le minacce del cambiamento climatico, " disse Shocke, che ora è ricercatore post-dottorato presso la Stanford University. "Questo potrebbe includere minacce agli animali, piante e persone».
L'analisi dei ricercatori si basa in parte sulla ricerca sulle pulci d'acqua condotta in tre laghi d'acqua dolce nel sud dell'Indiana, dove il laboratorio di Hall ha raccolto campioni dal 2009. Situato sul sito di un'ex miniera di carbone nella foresta statale di Green-Sullivan a Linton, Indiana, i laghi sono conosciuti localmente come Lago Gambill, Lago Chiaro e Lago Scott.
Marta Shock, un dottorato di ricerca studente presso IU al momento dello studio, raccoglie campioni su un lago nella foresta statale di Greene-Sullivan nel sud dell'Indiana. Credito:per gentile concessione dell'Università dell'Indiana
pulci d'acqua, noto anche come Daphnia, sono piccoli crostacei che contribuiscono alla salute dei laghi nutrendosi di alghe. Senza questi organismi per controllare le alghe, un lago può degradarsi rapidamente in un infuso turgido che ricorda la zuppa di piselli.
Le pulci d'acqua sono suscettibili all'infezione da un agente patogeno fungino chiamato Metschnikowia, che riproduce all'interno le pulci d'acqua come spore aghiformi che si moltiplicano fino a ucciderle e scoppiare dai loro corpi per infettare la generazione successiva. Un singolo autunno può produrre da sei a dieci generazioni di spore, con fino al 60 percento di pulci d'acqua infette al culmine dell'epidemia.
Per lo studio, Shocket ha condotto esperimenti di laboratorio che hanno scoperto che il fungo ha causato più infezioni quando sono state osservate temperature più elevate nelle generazioni precedenti di pulci d'acqua. Ha quindi condotto una ricerca sul campo per confrontare i risultati di laboratorio con campioni di laghi freschi raccolti nel tardo autunno.
L'analisi ha rilevato che un aumento di soli 6,5 gradi Fahrenheit ha fatto sì che le spore fungine diventassero da due a cinque volte più probabilità di infettare un nuovo ospite.
Shocket ha affermato che sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare questi effetti in altri sistemi patogeni, soprattutto perché potrebbero avere un impatto sull'agricoltura. Questo perché l'effetto del clima attraverso le generazioni nei parassiti ha maggiori probabilità di avere un impatto sugli organismi ospiti a sangue freddo, come le piante coltivate o gli insetti che le mangiano.
Lo studio presenta anche metodi matematici per prevedere l'effetto dei cambiamenti di temperatura sull'infettività delle spore attraverso le generazioni. Hall ha affermato che i principi alla base di questi modelli potrebbero potenzialmente migliorare altre simulazioni che attingono a molti fattori per prevedere le epidemie di malattie.
"La traduzione dei dati osservativi in modelli computazionali è importante nel campo dell'ecologia poiché la natura è così disordinata, " ha aggiunto. "Il perfezionamento degli algoritmi per prevedere i rischi del clima è un passo cruciale nella nostra capacità di prepararci al cambiamento ambientale".
