Клоны паразита по-разному взаимодействуют с хозяином и друг с другом

Рис.1 (А) Зараженный прудовик выделяет расселительные  стадии паразита — церкарии (B), которые проникают в рыбу (С), поражая хрусталик (D). Церкарии одной линии паразита образуются в ходе бесполого размножения в моллюске, а потому генетически идентичны друг другу. Половой процесс происходит в кишечнике рыбоядной птицы (E). Яйца (F) попадают в воду, где из них вылупляется реснитчатая личинка (G), способная заразить моллюска.

Способность клонов паразита заражать хозяина и скорость их роста влияет на эволюционный успех и вирулентность паразита (наносимый хозяину вред). В природе хозяин часто заражается несколькими клонами одновременно, и взаимодействия между ними могут определять течение инфекции. Сотрудниками Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН) впервые изучены взаимоотношения между клонами паразита на разных этапах развития инфекции (в момент заражения и во время роста личинок в хозяине).

В качестве паразита ученые использовали распространённую трематоду Diplostomum pseudospathaceum. В ходе жизненного цикла эта трематода последовательно паразитирует в прудовиках, многих видах пресноводных рыб и рыбоядных птицах, в кишечнике которых завершает свой жизненный цикл (Рис. 1). 

В природных водоёмах ученые собирали больших прудовиков, заражённых трематодой D. pseudospathaceum. Затем с помощью микросателлитного анализа определяли, в каких из них обитает лишь один клон паразита, и использовали этих моллюсков в качестве источника паразитов в эксперименте. Мальму заражали либо отдельными клонами, либо парами клонов одновременно. Спустя несколько месяцев рыб вскрыли, а паразитов, обнаруженных в их хрусталиках, подсчитали и измерили (~ 4000 паразитов из 364 рыб!).

Рис. 2. (А) Интенсивность заражения мальмы разными клонами D. pseudospathaceum и смесью клонов. (B) Зависимость интенсивности заражения рыб от размера хозяина для разных клонов паразита. Обратите внимание, что углы наклона прямых отличаются, т.е. клоны отличались по своей способности заражать рыб разного размера. 

Как и ожидалось, клоны паразита различались по своей способности заражать рыб (Рис. 2А) и скорости роста в их глазах. Интересно, что ученые обнаружили свидетельства специализации клонов на хозяевах разного размера: одни клоны успешнее заражали более крупных хозяев, а другие нет (Рис. 2B). Это может быть эволюционно выгодно паразиту, поскольку снижает внутривидовую конкуренцию за ресурсы хозяина. Одновременное заражение мальмы двумя клонами приводило к трем разным сценариям: а) облегчало проникновение паразита в хозяина; б) замедляло рост паразита; в) не оказывало никакого эффекта, по сравнению с моноклональным заражением. Таким образом, когда клоны паразита взаимодействовали друг с другом (результаты бутстрэп анализа), они либо кооперировали во время заражения, либо конкурировали на стадии роста личинок.

Важнейший вывод работы состоит в том, что не существует универсального ответа на вопрос: «Как будут взаимодействовать клоны паразита в организме хозяина?». Все зависит от их комбинации. Подобные генотипические взаимодействия могут оказывать существенное влияние на динамику инфекции и вирулентность паразита.

Работа выполнена коллективом авторов из Центра паразитологии ИПЭЭ РАН (Миронова Е.И., Спиридонов С.Э, Сотников Д.А., Савина К.А.), лаб. поведения низших позвоночных ИПЭЭ РАН (Гопко М.В.) и РГАУ-МСХА (Сотников Д.А., Шпагина А.А.) при поддержке гранта РНФ (23-24-00418).

Статья опубликована в ведущем паразитологическом журнале International Journal for Parasitology: Mironova, E., Spiridonov, S., Sotnikov, D., Shpagina, A., Savina, K., & Gopko, M. (2024). How do trematode clones differ by fitness-related traits and interact within a host?. International Journal for Parasitology.