Паразити всередині вашого тіла можуть захистити вас від хвороб

Бен Ешбі, Університет Бата

Справедливо сказати, що паразити, як правило, шкідливі для своїх господарів. Багато людей спричиняють хвороби та смерть, тому, як і більшість видів, ми, люди, зазвичай намагаємось уникнути зараження будь-якою ціною. Але виявляється, що деякі паразити, хоча і є потенційно шкідливими поодинці, насправді можуть допомогти господарям впоратися з більш смертельними інфекціями.

Розуміння того, коли паразитизм є корисним, має важливе значення для того, як ми управляємо інфекційними захворюваннями, але в даний час ми дуже мало знаємо про це явище. Наше нове дослідження, опубліковане в Evolution Letters, говорить нам, що паразити можуть легко розвивати різні механізми захисту своїх господарів від інших інфекцій, що свідчить про те, що захист господаря повинен бути загальноприйнятим.

Ідея про те, що «ворогом мого ворога - це мій друг» існує в людському суспільстві вже давно, але це далеко не унікально для людського конфлікту. Природний світ багатий прикладами, коли паразити шкідливі за одних умов, а корисні за інших.

Бактерії, які живуть у нашому кишечнику, можуть час від часу створювати проблеми, але вони також запобігають заселенню більш шкідливими мікробами, такими як Salmonella enterica, що викликає харчові отруєння. Подібним чином бактерії, які зазвичай заражають комах, зазвичай дорогі, але можуть забезпечити захист від більш смертоносних інфекцій. А личинки метеликів-монархів частіше переживають зараження паразитичною мухою, коли вони також заражені найпростішими (одноклітинний організм).

Паразити можуть також допомогти своїм господарям іншими способами, наприклад, викликаючи більш серйозні захворювання у інших видів. Це одна з головних причин, чому сірі білки швидко витіснили червоних білок з більшості Великобританії. Сірі білки є носіями вірусу віспи білки, який, як правило, смертельний для рудих білок, але рідко шкідливий для сірих. Подібним чином, деякі види бактерій беруть участь у формі примітивної біологічної війни, переносячи віруси, проти яких бактерії-конкуренти не мають імунітету.

Ці приклади показують, що зараження - це не обов’язково погана річ, а насправді іноді може бути корисним. Але те, що вони нам не говорять, це те, як і коли паразити еволюціонують, щоб бути корисними для своїх господарів.

Недавні лабораторні експерименти показали, що м’яко шкідливі бактерії, що мешкають у мікроскопічних хробаках, можуть еволюціонувати лише за кілька днів, щоб захистити своїх господарів від летальної інфекції. Цей вражаючий результат вказує на те, що бактерії можуть швидко розвивати захист господаря від інших інфекційних захворювань.

Проте дуже мало відомо про те, як і коли така еволюція відбувається в природі. І якщо паразит еволюціонує, щоб захистити свого господаря від більш смертельної інфекції, чи став ворог тепер другом?

Від ворога до друга

За допомогою математичного моделювання ми дослідили еволюцію двох форм захисту господаря: стійкість та толерантність. Паразити, які захищають, надаючи стійкість своїм господарям, зменшують ймовірність того, що другий вид зможе заразити їх, наприклад, коли бактерії в кишечнику перешкоджають заселенню іншими мікробами. На відміну від них, паразити, які надають своїм господарям толерантності, зменшують шкоду, заподіяну іншим видом після зараження ними, як це трапляється у найпростіших, які захищають личинок метелика монарха від паразитичних мух.

Ми виявили, що обидві форми захисту господаря еволюціонують в широкому діапазоні умов, навіть якщо захисному паразиту, можливо, доведеться відвернути ресурси від власного росту чи розмноження, щоб захистити господаря. Захист все ще розвивається, оскільки ці витрати з лишком компенсуються збільшенням виживання господаря (а отже, і захисного паразита).

Але між цими двома формами захисту є деякі помітні відмінності. Наприклад, резистентність зазвичай збільшує чисельність популяції господаря, але толерантність може мати негативний ефект, оскільки збільшує загальну поширеність захворювання. Ці відмінності свідчать про те, що механізм захисту є вирішальним для визначення того, чи дійсно захисний паразит є корисним.

Тепер ми можемо поєднувати математичне моделювання з лабораторними експериментами мікробів, що розвиваються, щоб відповісти на інтригуючі питання про те, як інші види еволюціонують у відповідь на захист господаря. Чи еволюціонує господар, щоб укрити захисного паразита, і чи так ми створили симбіотичні стосунки з деякими нашими кишковими бактеріями? Чи можуть еволюціонувати більше шкідливих паразитів, щоб подолати захист господаря? Відповіді на подібні запитання можуть допомогти нам знайти нові способи лікування інфекційних захворювань.

Результати наших досліджень проливають світло на захоплююче біологічне явище, про яке ми досі знаємо дуже мало. Однак, разом із зростаючою кількістю прикладів захисту господаря, очевидно - принаймні, якщо ви приймаєте паразита - що ворог вашого ворога справді може бути вашим другом.

Бен Ешбі

Бен Ешбі отримує фінансування від Ради з досліджень природного середовища (NERC). Він пов'язаний із "Sense About Science".

Університет Бата забезпечує фінансування як член The Conversation UK.