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为解决宿主免疫防御能量成本未知及宿主抗病性与其他适应性性状间权衡关系难以评估的问题，研究人员开展了宿主抗寄生虫感染能量成本及其与权衡关系的研究。结果发现感染早期免疫能量成本小且短暂，且符合抗性与脂肪储存间的权衡关系。这有助于理解能量分配在宿主防御进化中的作用。
在自然界中，当动物受到寄生虫感染时，身体会奋起反抗，启动免疫反应。可这一过程就像一场消耗战，需要大量能量支持。长久以来，免疫反应究竟要消耗多少能量，一直是进化生态学、医学和动物科学领域悬而未决的难题。从生命史理论来讲，这种能量消耗应该会导致宿主在抗病能力和其他关乎生存繁衍的性状之间做出权衡，比如在抵抗寄生虫时，可能就没办法好好储存脂肪、生长发育。但奇怪的是，在很多研究中，这种权衡关系却难以被发现，这让 “免疫防御需要消耗大量能量” 这个观点都受到了质疑。
为了深入探究这些问题，法国图卢兹大学（Université de Toulouse）、法国国家农业、食品与环境研究院（INRAE）、图卢兹国立兽医学院（ENVT）以及英国爱丁堡大学（University of Edinburgh）的研究人员展开了研究。他们的研究成果发表在《BMC Ecology and Evolution》杂志上。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：利用人工感染实验获取数据，选用来自对捻转血矛线虫（Haemonchus contortus）抗性不同品系的绵羊，这些绵羊感染前后的多项生理指标被详细记录。同时，研究人员开发了宿主 - 寄生虫相互作用的数学模型，将能量分配动态变化纳入其中，通过拟合实验数据来推断免疫能量成本和其他相关参数。
下面来看看具体的研究结果：
- 免疫能量成本与宿主抗性和脂肪储存之间的权衡关系：研究假设 H1认为存在不可忽视的免疫能量成本，H0认为免疫能量成本可忽略不计。结果发现，假设免疫能量成本（eIE和 eIF）为正值时，能更好地预测宿主抗性（以粪便虫卵计数 FEC 衡量）和脂肪储存（以背膘厚度 BFT 衡量）之间的关系。抗性品系（R）绵羊比易感品系（S）绵羊的免疫反应更强，平均分配到免疫的能量 Eimmunity约为 S 绵羊的三倍，这导致 R 绵羊对寄生虫的抗性更强（R 绵羊和 S 绵羊基于负二项回归预测的最大 FEC 平均值分别为 49 个 /g 和 1223 个 /g），同时脂肪储备更少。而假设免疫能量成本为零时，模型会高估 R 绵羊的 BFT，且无法体现出 BFT 增加与宿主抗性之间的权衡关系。
- 免疫能量成本为正的证据：通过模型拟合，得到支持 H1的免疫能量成本最优值（eIE=0.01，eIF=0.0072），此时模型拟合度最佳。与 H0情景相比，H1情景下模型的平均归一化残差平方和（NRSS）更低（H0：NRSS =14.54；H1：NRSS =12.97），预测准确性更高（H0：SD NRSS =7.04；H1：SD NRSS =4.73）。虽然 R 绵羊由于 FEC 的零膨胀分布导致预测难度较大，但在 H1情景下，R 绵羊 BFT 的预测改善使得品系间拟合度差异减小。
- 品系间免疫差异的证据：免疫能量成本的假设影响了感染期间与免疫和蛋白质生长相关的宿主参数估计。R 品系绵羊的免疫反应相关参数（φIE和 φIF）高于 S 品系，这意味着 R 品系的免疫反应更强。同时，在 H1假设下，两个品系的蛋白质生长速率参数（βP）均下降，且 R 品系下降更明显，使得感染期间假设存在抗性成本时，两个品系的 βP估计值相似，这也与感染后两个品系绵羊体重无差异的观察结果相符。
- 品系间感染前生长和能量储存无差异：在感染前，对绵羊生长轨迹相关的四个参数进行拟合，发现两个选择品系在蛋白质成熟体重（Pm）、羊毛生长速率（βWool）、蛋白质生长速率（βP）和脂质成熟体重（Lm）这四个生长参数上没有差异。这证实了两个品系在免疫参数上存在差异，但在生长或羊毛生产参数上没有差异，因为宿主选择是基于抗性进行的。此外，感染期间估计的 βP*低于感染前估计的 βP，且 βP与免疫参数呈负相关，表明生长较慢的羔羊可能具有更强的免疫反应。
在讨论部分，研究人员指出，此次研究发现的抗寄生虫免疫能量成本较低且短暂，与之前在各种宿主 - 病原体系统中估计的免疫成本相符。以往测量宿主抗性能量成本的方法存在诸多不足，而该研究的建模方法考虑到了宿主 - 寄生虫相互作用随时间的变化，克服了一些困难。不过，研究也存在局限性，例如模型假设了宿主能量平衡完全由身体脂质储备缓冲，且未考虑寄生虫感染导致的厌食症等因素。同时，研究还发现除了能量稀缺外，其他因素也可能导致宿主防御进化中的权衡关系，比如宿主防御和生长之间可能存在遗传拮抗作用。
总的来说，这项研究推断出脊椎动物宿主选定品系中抗寄生虫感染存在较小且短暂的诱导能量成本，揭示了宿主抗性选择可能因感染期间的能量重新分配而导致权衡关系，即使在能量限制较低的情况下也是如此。这一成果为量化免疫能量成本和评估宿主防御与其他适应性成分之间的遗传权衡这两个长期存在的问题搭建了桥梁，对于理解能量分配在宿主防御进化中的作用至关重要，也为后续相关研究提供了新的思路和方法。
