科羅拉多大學博爾德分校的新研究表明，無論是接觸到感染寄生蟲的浮游生物還是接觸到病原體的人，宿主的初始免疫反應在決定是否發生感染以及在群體中傳播的程度方面起着不可或缺的作用。該研究結果於2021年5月13日發表在《美國自然學家》上，為了解和預防動物物種內部和之間的疾病傳播提供了寶貴的見解。
從蝸牛傳染給發展中國家的人類的寄生扁蟲，到從哺乳動物和昆蟲傳染給人類的人畜共患事件，這些事件引起了全球大流行病，如COVID-19和西尼羅河病毒，受感染生物的免疫反應是在計算接下來會發生什麼時要考慮的一個重要變量。
“我們在疾病生態學和流行病學中發現的最大模式之一是，並非所有的宿主都是平等的，”論文的主要作者、生態學博士后斯圖爾特·梅里爾說。”在傳染病研究中，我們希望將宿主免疫力建立在我們對疾病傳播方式的理解中。”
無脊椎動物是常見的疾病載體，這意味着它們可以在人與人之間或從動物到人之間傳播傳染性病原體。病媒傳播的疾病，如瘧疾，佔全世界所有傳染病的近20%，每年造成70多萬人死亡。
然而，流行病學研究很少考慮作為人類疾病媒介的生物的無脊椎動物免疫力和恢復。他們認為，一旦接觸到病原體，無脊椎動物宿主就會被感染。
但是，如果無脊椎動物有可能抵禦這些疾病，並打破將疾病傳給人類的鏈條中的一環呢？
在觀察一種微小的浮游動物（Daphnia dentifera）的整個生命周期和接觸一種真菌寄生蟲（Metschnikowia bicuspidata）時，研究人員看到了這種潛力的作用。一些浮游生物善於阻止真菌孢子進入它們的身體，而另一些則在攝入孢子后的有限時間窗口內清除了感染。
“我們的結果表明，無脊椎動物可以利用幾種防禦措施來減少感染的可能性，而且我們確實需要了解這些免疫防禦措施來理解感染模式，”斯圖爾特·梅里爾說。在她作為伊利諾伊大學博士生的第一年就開始了這項工作，研究這種小小的浮游生物及其防禦系統的集合。如果浮游生物未能抵禦寄生蟲，這是一個可怕的過程。它的真菌孢子攻擊浮游生物的腸道，填滿它的身體並生長，直到宿主最終死亡時才被釋放出來。
但她注意到一些以前沒有記錄的東西。一些註定死亡的浮游生物奇迹般恢復了。幾年後，她發現，當面臨相同水平的寄生蟲接觸時，這些感染的成功或失敗取決於在這個早期有限的機會窗口期間宿主的內部防禦力量。
基於他們對這些個體結果的觀察，研究人員開發了一個簡單的概率模型來測量宿主的免疫力，該模型可應用於整個野生動物系統，對無脊椎動物傳播給人類的疾病有重要的應用價值。
梅里爾說：”當免疫反應良好時，它們就像一個過濾器，減少傳播。但任何降低免疫力的環境變化實際上都會擴大傳播，因為它會讓所有的接觸都通過，並最終成為傳染病。”
這是一個也可以適用於COVID-19的模型，因為來自CU Boulder的研究表明，並非所有宿主在傳播冠狀病毒方面都是一樣的，而且暴露並不直接決定是否感染。COVID-19也被認為是人畜共患病溢出的結果，一種從動物轉移到人身上的感染，類似的概率模型在預測未來溢出事件的發生和傳播方面可能是有利的。而對浮游生物這種簡單動物的感染的更好理解可以更廣泛地應用於關係到人類健康的無脊椎動物。
在非洲、東南亞以及南美洲和中美洲，有2億人患有由血吸蟲–通常被稱為寄生扁蟲的無脊椎動物引起的感染。它們時常導致疾病和死亡，以及重大的經濟和公共衛生後果，以至於世界衛生組織認為它們是社會經濟破壞力第二大的疾病。