探秘宿主 - 寄生虫网络:雌雄宿主地位差异的深度剖析

【字体: 时间:2025年04月30日 来源:Parasitology Research 1.8

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  在寄生虫学研究中,性别偏向性寄生现象普遍存在,但雌雄宿主在个体基础的宿主 - 寄生虫网络中的地位差异却鲜有人研究。研究人员以 21 种小型哺乳动物、跳蚤和革螨为对象展开研究。结果发现多数网络中雌雄宿主地位有差异,且影响网络结构。这为理解寄生关系提供新视角。

  在奇妙的自然界中,寄生虫与宿主之间的关系就像一张复杂而神秘的大网。性别偏向性寄生(Sex-biased parasitism)是寄生虫学领域一种常见的现象,简单来说,就是寄生虫在寄生宿主时,对宿主的性别存在偏好。以往研究发现,在许多宿主 - 寄生虫组合中,尤其是小型哺乳动物,雄性往往比雌性更容易被寄生虫感染,感染的寄生虫数量、种类都更多。像免疫功能受雄激素影响(免疫障碍假说)、雄性活动范围大增加接触寄生虫机会、体型大更易成为寄生虫目标等,都是可能的原因。但有趣的是,这种雄性偏向性寄生并非普遍存在,在蝙蝠与蝙蝠蝇、蝙蝠与螨的关系中,雌性反而更容易被寄生,而且在同一宿主物种中,不同寄生虫类群的寄生偏好也可能不同,还会受到环境因素的影响。
虽然性别偏向性寄生对宿主和寄生虫的个体、种群以及群落都有着重要影响,比如会影响寄生虫传播,意味着雌雄宿主在寄生虫传播过程中可能扮演不同角色。但一直以来,有一个关键问题却被忽视了:在个体基础的宿主 - 寄生虫网络(host-parasite networks)中,雄性和雌性宿主的位置是否存在差异?这个问题对于深入理解寄生虫传播机制、宿主 - 寄生虫相互作用的本质至关重要。

为了揭开这个谜团,来自本古里安大学(Ben-Gurion University)、圣彼得堡国立大学、俄罗斯科学院动物研究所、斯洛伐克科学院寄生虫学研究所和动物研究所的研究人员携手合作,开展了一项极具意义的研究。他们以 21 种小型哺乳动物为研究对象,这些小型哺乳动物分别来自西西伯利亚和东斯洛伐克两个地区。同时,研究人员选取了跳蚤(fleas)和革螨(gamasid mites)这两种体外寄生节肢动物作为寄生虫研究对象。

研究人员通过构建交互网络,计算了个体宿主在网络中的位置指数,包括个体强度(individual strength)、嵌套等级(nested rank)、个体专业化程度(the degree of individual specialization,d)和特征向量中心性(eigenvector centrality),以此来描述个体宿主在网络中的位置。此外,还根据宿主个体与寄生虫物种的相互作用,对宿主个体在网络中的角色进行了分类,将其分为外围者、连接者、模块枢纽和网络枢纽四类。并且,研究人员使用嵌套性(nestedness)和网络特异性(network specificity,H2)这两个指数来描述整个网络的结构。

在研究过程中,研究人员使用了多种关键技术方法。首先,数据来源是 1960 - 2013 年西西伯利亚和 1986 - 2000 年东斯洛伐克对啮齿动物和鼩鼱体外寄生虫的调查数据。然后,利用 R 语言中的多个软件包进行数据分析,如用 “MASS” 包进行负二项回归,检验雌雄宿主体外寄生虫个体数量差异;用 “stats” 包进行广义线性模型分析,检验寄生虫物种数量差异;用 “PERMANOVA” 包进行基于距离的多变量方差分析(db - MANOVA),检验雌雄宿主网络位置差异等。

研究结果


  1. 感染水平差异:研究发现,只有少数宿主物种在雌雄宿主的体外寄生虫个体数量和物种丰富度上存在显著差异。对于跳蚤而言,西伯利亚的田鼠(Microtus agrestis)和普通田鼠(Microtus gregalis)以及斯洛伐克的黄颈姬鼠(Apodemus flavicollis),雄性宿主的跳蚤数量更多;对于螨类,在部分西伯利亚和斯洛伐克的宿主物种中存在差异,且不同宿主物种中雌雄感染数量情况不同。
  2. 网络位置差异:db - MANOVA 分析结果显示,在宿主 - 跳蚤网络中,15 种西伯利亚宿主中有 9 种、6 种斯洛伐克宿主中有 3 种,雌雄宿主的网络位置存在显著差异;在宿主 - 螨网络中,15 种西伯利亚宿主中有 7 种、6 种斯洛伐克宿主中有 5 种存在显著差异 。进一步分析发现,这些差异体现在不同的位置指数上,例如在宿主 - 跳蚤网络中,个体专业化程度在两种物种中雌雄差异显著,嵌套等级在 10 种物种中差异显著等;在宿主 - 螨网络中也有类似情况,但具体物种和指数有所不同。
  3. 网络角色差异:在宿主 - 跳蚤网络中,雌雄宿主扮演不同角色的比例没有显著差异;而在宿主 - 螨网络中,雌雄宿主扮演不同角色的比例存在显著差异,雄性中连接者和外围者的比例分别比雌性更高和更低。
  4. 对网络结构的影响:在宿主 - 跳蚤网络中,性别差异在嵌套等级和个体强度上的变化会影响网络特异性,差异越大,网络特异性程度越高或越低;但对嵌套性没有影响。在宿主 - 螨网络中,雌雄宿主位置差异对嵌套性和网络特异性均无影响。

研究结论与讨论


综合研究结果可以得出,在大多数个体基础的宿主 - 体外寄生虫网络中,尽管雌雄宿主的感染水平通常没有差异,但它们在网络中的位置却存在差异。而且这种位置差异在不同宿主物种、不同寄生虫类群(跳蚤和螨)以及不同地区之间都有所不同。这表明,雌雄宿主在网络中的位置差异是由宿主生物学特性、寄生虫生物学特性以及环境因素共同作用的结果。

例如,雄性宿主的嵌套等级通常更高,意味着它们在与寄生虫的相互作用中更为专业化,可能是因为部分寄生虫对宿主性别存在偏好。而个体专业化程度方面,在部分物种中雌性更高,说明在网络背景下,雌雄宿主的专业化表现不同。同时,特征向量中心性显示雄性在网络中的影响力更大,这可能与雄性的高活动性和大活动范围有关。

此外,研究还发现网络位置差异会影响网络结构,但这种影响在跳蚤和螨的网络中有所不同。在跳蚤网络中,性别差异对网络特异性有影响,而在螨网络中对网络结构无明显影响。这可能是因为跳蚤是 obligatory haematophagous(专性吸血),而许多革螨只是 facultatively feed on host blood(兼性吸血),不同的取食特性导致了网络结构模式的差异。

这项研究意义重大,它为我们理解宿主 - 寄生虫网络的结构和动态提供了新的视角,揭示了雌雄宿主在网络中的不同作用和地位,有助于深入研究寄生虫传播机制以及宿主 - 寄生虫相互作用的生态和进化意义。研究结果也表明,环境因素在宿主 - 寄生虫关系中起着重要作用,为进一步研究环境因素如何影响寄生现象提供了方向。同时,研究中发现的不同宿主物种、不同寄生虫类群以及不同地区之间的差异,也为后续针对性的研究提供了丰富的课题。总之,该研究成果为寄生虫学领域的发展做出了重要贡献,为相关疾病的防控和生态系统的保护提供了理论依据。

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