新たな研究で、高温で増殖した病原体は感染力が高まることが示された。しかし、作物の病害や病気の流行など、気候変動に伴う感染症の拡大を予測するコンピューターモデルは、深刻度を予測する際に、この重要な要因を考慮していない可能性がある。
この研究は、Ecology誌に掲載され、高温で生物の体内で増殖した病原体は、低温で増殖した病原体に比べ、感染率を高める子孫を生み出すことを明らかにした。このことは、気候が将来の病原体に「エコー効果」をもたらし、最終的に感染力を高める可能性を示している。
「植物や動物では、環境が世代を超えて子孫に影響を及ぼすことがよく知られています」と、筆頭著者でインディアナ大学ブルーミントン校生物学部教授のスペンサー・ホールは語る。「この研究は、寄生生物や病原体でも同様の世代間効果が起こることを示す初期の研究の一つです。」
「過去の環境条件が将来の感染の頻度や深刻度に影響するなら、現在の気候モデルは、気候変動による脅威を予測する際に重要な要因を考慮していないことになります」と、博士課程在籍中に研究を主導し、現在はスタンフォード大学の博士研究員であるマルタ・ショケットは語る。「動物、植物、人々への脅威が含まれる可能性があります。」
ミジンコと淡水湖
研究チームの分析は、インディアナ州南部にある3つの淡水湖のミジンコを対象にした研究に一部基づいている。
ミジンコは、Daphniaとしても知られる小型の甲殻類で、藻類を食べることで湖の健全性を保つのに役立っている。藻類を抑えるこうした生物がいなければ、湖はすぐに濁り、豆のスープのような状態になりかねない。
ミジンコは、Metschnikowiaと呼ばれる真菌性病原体に感染しやすい。この病原体はミジンコの体内で針状の胞子として繁殖し、増殖してミジンコを死なせた後、体を突き破って次世代に感染する。秋の間だけで胞子は6〜10世代にわたって増殖し、流行のピーク時にはミジンコの最大60％が感染することもある。
この研究でショケットは、ミジンコの前世代がより高温にさらされていた場合、この真菌による感染が増えることを示す実験室研究を行った。その後、晩秋に採取した湖の新鮮なサンプルと実験結果を比較するため、野外調査も実施した。
分析の結果、わずか6.5華氏度の気温上昇でも、真菌の胞子が新たな宿主に感染する確率は2〜5倍になることが分かった。
感染症の流行を予測する
ショケットは、特に農業に影響を及ぼす可能性があるため、他の病原体システムでもこうした影響を調べる研究がさらに必要だと述べる。寄生生物における世代をまたぐ気候の影響は、作物やそれを食べる昆虫など、変温性の宿主生物に及びやすいためだ。
この研究では、世代をまたぐ胞子の感染力に対する気温変化の影響を予測する数学的手法も紹介している。ホールによると、こうしたモデルの基礎となる原理は、多くの要因を用いて感染症の流行を予測する他のシミュレーションの改善にも役立つ可能性がある。
「自然は非常に複雑であるため、観察データを計算モデルに取り込むことは生態学の分野で重要です」とホールは付け加える。「気候によるリスクを予測するアルゴリズムを改良することは、環境変化に備える能力を高めるうえで欠かせない一歩です。」
ミシガン大学とイリノイ大学の研究者も参加した。この研究は全米科学財団と環境保護庁の支援を受けた。
