Human-induced environmental changes alter host-parasite interactions
Creators: name: Μορφέσης, Κωνσταντίνος Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Σχέση παρασίτου-ξενιστή
Ανοσολογική απόκριση
Ανθρωπογενείς παρεμβάσεις
Host-parasite interactions
Immune responses
Human-induced alterations

description: Οι περιβαλλοντικές αλλαγές δρούν σε πολλαπλά επίπεδα επηρεάζοντας τους οργανισμούς στα εκάστοτε οικοσυστήματα. Τα είδη, προκειμένου να προσαρμοστούν στις αλλαγές αυτές, ανταποκρίνονται μέσω διάφορων βιολογικών διαδικασιών. Οι ανθρωπογενείς περιβαλλοντικές αλλαγές, όπως η κλιματική αλλαγή, η εισαγωγή ξενικών ειδών και η υποβάθμιση του ενδιαιτήματος διαφέρουν από τις φυσικές αλλαγές του περιβάλλοντος ως προς την ένταση και τη γεωγραφική τους έκταση. Μια από τις σημαντικότερες σχέσεις του οικοσυστήματος που μπορεί να επηρεαστεί από τον άνθρωπο είναι η σχέση παρασίτου-ξενιστή. Για παράδειγμα, ο κατακερματισμός του ενδιαιτήματος οδηγεί τα άτομα να αλληλεπιδρούν σε μικρότερες διαθέσιμες περιοχές, αυξάνοντας την μετάδοση παθογόνων μικροοργανισμών. Επιπλέον, η εκτεταμένη βόσκηση μπορεί να επιφέρει μια σειρά από συνέπειες στο οικοσύστημα και να αποτελέσει σημαντικό παράγοντα αύξησης του παρασιτικού φορτίου. Η δυναμική της σχέσης παρασίτου-ξενιστή περιλαμβάνει συναγωνιστική συνεξέλιξη μεταξύ τους, όπου οι επιλεκτικές πιέσεις των πρώτων μπορούν να διαμορφώσουν τόσο τη βιολογία όσο και την οικολογία των ειδών. Συνεπώς, οι ανθρώπινες δραστηριότητες που διαμορφώνουν τις σχέσεις παρασίτου-ξενιστή μπορούν να επηρεάσουν διάφορους βιολογικούς χαρακτήρες και λειτουργίες όπως την αρμοστικότητα, τους χαρακτήρες ζωής , την ανοσολογική απόκριση κ.α. Παρόλο που οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες επιδρούν πολλαπλά στους οργανισμούς, η παρούσα έρευνα επικεντρώνεται στην απόκριση του ανοσοποιητικού συστήματος στην παρουσία διαφορετικών πιέσεων παρασιτικού φορτίου. Έτσι, μελετήσαμε έξι διαφορετικούς πληθυσμούς της «τρανόσαυρας»- Lacerta trilineata από περιοχές της Ελλάδας που εμφανίζουν διαφορετικά επίπεδα βόσκησης και βρίσκονται υπό διαφορετικό καθεστώς προστασίας (Natura και μη προστατευόμενες). Συγκεκριμένα εκτιμήσαμε πως οι ανθρώπινες δραστηριότητες στις περιοχές αυτές επηρεάζουν την ανοσολογική απόκριση, την αρμοστικότητα και την γενετική ποικιλότητα μορίων του ανοσοποιητικού συστήματος. Υποθέσαμε πως οι σαύρες από τις μη προστατευόμενες περιοχές με εκτεταμένη βόσκηση θα παρουσιάζουν υψηλό παρασιτικό φορτίο, και αντίστοιχα υψηλά επίπεδα ανοσολογικής απόκρισης. Επιπλέον, καθώς τα MHC μόρια διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην δράση του ανοσοποιητικού συστήματος, διερευνήσαμε την σχέση της γενετικής ποικιλότητας των MHC μορίων τόσο μεταξύ της ανοσολογικής απόκρισης των ξενιστών όσο και του παρασιτικού τους φορτίου. Υποθέσαμε πως τα διαφορετικά επίπεδα παρασιτισμού έχουν πιθανή επίδραση στο πολυμορφισμό των MHC, και διερευνήσαμε τους διαφορετικούς παράγοντες που επηρεάζουν την ανοσολογική απόκριση των σαυρών. Έτσι, εκτιμήσαμε το παρασιτικό φορτίο αρσενικών ατόμων και τα επίπεδα τόσο της γενικής όσο και της κυτταρομεσολαβούμενης ανοσολογικής απόκρισης με τη χρήση δυο τεχνικών, της ενέσεως με μιτογόνο (PHA) και της μικτής λεμφοκυτταρικής αντίδρασης (MLR). Παράλληλα αλληλουχίσαμε τα MHC I αλληλόμορφα (εξώνια 2 και 3, υπεύθυνα για την αναγνώριση του αντιγόνου) και τα συσχετίσαμε με τα επίπεδα των ανοσολογικών αποκρίσεων και του παρασιτικού φορτίου. Όπως υποθέσαμε, οι πληθυσμοί των μη προστατευόμενων περιοχών φέρουν περισσότερα παράσιτα από εκείνους των Natura, ωστόσο παρουσιάζουν μειωμένα επίπεδα ανοσολογικής απόκρισης. Η μειωμένη ανοσολογική απόκριση δεν πρέπει να θεωρηθεί απαραίτητα ως αποτέλεσμα της μειωμένης φυσικής κατάστασης των πληθυσμών, αλλά και ως μηχανισμός ανοχής έναντι της χρόνιας αυξημένης παρουσίας παρασίτων. Επιπλέον, τα αποτελέσματά μας συμφωνούν με την υπόθεση της βέλτιστης ανοσολογικής δράσης στα ενδιάμεσα επίπεδα πολυμορφισμού των MHC μορίων. Τέλος, η επίδραση των ανρθωπογενών παρεμβάσεων φαίνεται και στα γενικευμένα μοντέλα, όπου το καθεστώς προστασίας, ο συνολικός αριθμος παρασίτων και αλληλομόρφων εξωνίου 2 των MHC I γονιδίων φαίνεται να εξηγεί τις διαφοροποιήσεις στις ανοσολογικές αποκρίσεις.
description: Environmental changes occur over a wide range of scales and to adapt to that change, organisms respond through multiple biological processes. Human-induced changes, such as climate change, the introduction of new species, habitat alteration and human harvesting usually differ from natural ones by being more rapid and occurring over larger areas. These anthropogenetic stressors are directly or indirectly impacting all species on Earth, altering species diversity and interactions. One of the major ecosystem relationships that can be affected by human activities is host-parasite interactions. Anthropogenetic changes that influence any part of their interactions may impose new dynamics between them. For instance, human-altered environments, such as habitat fragmentation, force individuals to aggregate in fewer localities where parasite transmission is increased. Parasite transmission also increases in case of human-introduced species, like live-stock grazing, which has multiple ecological effects on many species' dynamics. Although human-induced changes can influence species dynamics in multifaceted ways, we investigated only the differences in host response to different parasite burdens. To do so, we studied six different populations of the Balkan green lizard Lacerta trilineata across Greece that face different grazing pressures and are under different protected status (Natura or non-Natura). In particular, we investigated how these human-altered environments influence hosts’ immune response, body condition and adaptive genetic diversity. We hypothesized that lizards from unprotected environments would be heavily parasitized and would have altered immune activation, as response to increased parasite burden, and we further questioned the relationship between MHC genetic diversity (as being a crucial part of hosts’ immunocompetence) and lizards’ immune responses. We anticipated that different parasite pressures would influence the MHC class I polymorphism and we finally specified the factors that mostly affect the variation in immune responses. Thus, we estimated the lizards’ infestation levels and we assessed them by the immune responses, both the general and T-cell mediated, using two different assays (PHA skin swelling test and one-way mixed lymphocyte reaction; MLR). In addition, we sequenced MHC class I alleles (i.e. exons 2 and 3, accounted for parasite recognition) and we correlated them with the immune responses and parasite load. Finally, we employed generalized mixed-effect models to explain the variation in immunological responses. As predicted, populations from unprotected grazed locations (Skyros, Milos, Stymphalia, and Karditsa) carry more parasites than Natura populations, although, they demonstrated lower immune responses; compared with Andros and Ioannina (Natura-protected) where parasite burden is low and immunocompetence high. However, the lower immune responses don’t necessarily indicate a lower overall fitness and could explained as a mechanism of tolerance, adapting to chronic parasite exposure, as long-term immune activation is energetically costly. In addition, our data are following the MHC optimality hypothesis where optimal immune responses occur in intermediate levels of MHC diversity, and consequently, MHC gene pools seem to be affected in response to different environmental pressures. Finally, the major impact of human-induced alterations in host-parasite interactions reflected on AIC models which indicate that a combination of total parasites, area status and exons 2 is accountable for the variation in immunocompetence.
description: Σε συνεργασία με: Επιστήμης και Τεχνολογίας (Διεθνές Πανεπιστήμιο Ελλάδας)