Агрессивный дневной кусак, Ae. albopictus имеет сродство с людьми, а также является переносчиком болезней человека, сказала Ким Медли, доктор философии, временный директор Исследовательского центра Тайсона Вашингтонского университета в Сент-Луисе.Комар прибыл в США в партии использованных шин из Японии.
Ae. "albopictus" откладывает яйца, которые могут выжить даже при испарении воды, поэтому их очень легко транспортировать, — сказал Медли. «Широко признано, что глобальная торговля и путешествия привели к появлению многих видов», — сказала она.«Но менее понятно, как интродуцированные виды распространяются и адаптируются к новым условиям после интродукции», — сказала она.Чтобы реконструировать то, что произошло, Медли и ее коллеги из Университета Центральной Флориды обратились к новой дисциплине ландшафтной генетики.
Сопоставляя генетические закономерности с ландшафтами, они пришли к выводу, что комар передвигался путем «скачкового» распространения с помощью человека с последующим более медленным региональным распространением.Прыжки происходили, когда комары проезжали в легковых или грузовых автомобилях, путешествуя по главным шоссе.
Их исследование, опубликованное 27 октября в онлайн-издании Molecular Ecology, является одним из немногих исследований ландшафтной генетики, направленных на отслеживание инвазивных видов, и первым, которое обнаружило автостоп.Медли обеспокоен не тем, что садовников загонят в закрытые помещения, а скорее тем, что расселение с помощью человека ускорит адаптацию комаров и вирусов, которые они могут переносить в новое окружение и друг к другу.На данный момент в штате Флорида в этом году зарегистрировано 11 случаев местной передачи чикунгуньи — болезни, возникшей в Африке, которая не наблюдалась в Северной и Южной Америке до 2013 года.
«Перемещение инвазивных видов с помощью транспорта с помощью человека может иметь далеко идущие последствия», — сказал Медли.Умелая дедукция
Глядя на карту текущего ареала Ae. albopictus в США, невозможно узнать, как комар распространился с момента его интродукции, хотя вряд ли это могло произойти только за счет силы крыльев, поскольку взрослый человек за время своей жизни пролетает менее километра.«Даже Дарвин в 1800-х годах интересовался, как виды перемещаются из точки А в точку Б», — сказал Медли. «Но измерить скорость рассеивания вручную практически невозможно», — сказала она. «Я пробовал это. Вы можете посыпать комаров пылью и выпустить их, а затем попытаться снова поймать, но собрать достаточное количество выпусков, чтобы прийти к какому-либо твердому выводу, действительно сложно».
Итак, чтобы выяснить, как Ae. albopictus распространился из груды шин в Хьюстоне, ученые использовали метод, основанный на высокотехнологичных инструментах, таких как генотипирование и ГИС. Впервые представленная французскими учеными в 2003 году, ландшафтная генетика дает возможность строго проверить конкурирующие гипотезы о расселении.В качестве первого шага им пришлось установить генетическую структуру американских Ae. albopictus популяция.
Контейнер от комаров, Ae. albopictus откладывает яйца чуть выше ватерлинии в старые покрышки, блюдца для цветочных горшков, миски для воды, птичьи ванны и кладбищенские вазы для цветов.Чтобы выбрать популяцию комаров, ученые собрали личинок из заброшенных ваз для цветов на кладбищах как на окраине, так и в центре ареала комаров в США как в сельских, так и в городских районах.«Зеленые цилиндры с шипом на дне лучше всего подходят для сбора незрелых комаров», — сказал Медли.Незрелых комаров вырастили до взрослых особей в лаборатории, чтобы можно было точно идентифицировать вид (в США насчитывается 174 признанных вида), а затем ДНК была извлечена из подрезанных ног и типизирована в девяти различных микросателлитных точках.
Затем ученые сравнили генетическую структуру популяции комаров с предсказанной 52 различными моделями распространения комаров, которые по-разному учитывали среду обитания и дороги.Оказалось, что поток генов на большие расстояния коррелирует с шоссе и водоемами. Люди переносили комаров из центра своего ареала к его краю по шоссе, вероятно, на полуприцепах или в автомобилях. Водно-болотные угодья и озера были важны не потому, что они являются местом размножения, а потому, что они, как правило, возникают в районах, где частые дожди заполняют искусственные контейнеры и поддерживают рост комаров.
Ученые также более внимательно посмотрели на то, что происходило на краю дистанции. Потому что Ae. albopictus откладывает яйца в дуплах деревьев и часто находится отдыхающим на опушках леса; они ожидали, что леса на северной окраине ареала комаров будут действовать как естественные коридоры для распространения.
Оказалось, что леса — это скорее преграды, чем коридоры, возможно, потому, что Ae. albopictus не смог вытеснить местного комара из дупла дерева, Ae. triseriatus.По словам Медли, открытие леса — интересный пример способности ландшафтной генетики проверять предположения.Почему поездки против комаров имеют значениеПонимание распространения комаров важно, потому что гены комаров передаются туда, куда они направляются.
По словам Медли, управляемый человеком поток генов между популяциями комаров может дать виду "шведский стол" генетических вариантов, необходимых ему для быстрой адаптации к новым условиям.Ae. albopictus уже распространился дальше на север в США, чем ожидалось, учитывая его ограниченную морозостойкость в его естественном ареале.
По словам Медли, под давлением отбора на границе своего ареала москиты могут производить яйца, которые реагируют на сокращение дней и наступление зимы, переходя в состояние покоя.Распространение также нарушает баланс между комарами, его конкурентами, хозяевами и патогенами, повышая вероятность того, что экзотические вирусы, переносимые комарами, смогут воспользоваться преимуществами нового космополитического вектора для перемещения в США.История завезенных Ae. albopictus и болезнь не обнадеживают, сказал Медли, описывая то, что произошло, когда Ae. albopictus достиг Индии и Индийского океана. Оппортунистический вирус, который воспользовался преимуществом распространения в этом случае, был chickungunya.
Чикунгунья, вирусная инфекция, характеризующаяся резким повышением температуры и сильной болью в суставах, была впервые описана в Африке в 1955 году, где ее распространил Ae. aegypti, здесь доминирует комар.Вирус распространился из Африки на острова в Индийском океане, достигнув в 2005 году острова Реюньон. Ae. aegypti отсутствовал или присутствовал в небольшом количестве на Реюньоне, а Ae. albopictus был доминирующим комаром. В следующем году на Реюньоне было зарегистрировано 265 000 клинических случаев чикунгуньи и 237 смертельных случаев (из 770 000 населения).
Исследования в Институте Пастера в Париже показали, что штаммы вируса, циркулирующие на Реюньоне, имеют генетическую мутацию, которая облегчила заражение вирусом Ae. albopictus. Это не доказало Ae. albopictus был вектором эпидемии, но время явно указывало на связь.В том же году вирус был завезен в Индию из Восточной Африки, где претерпел ту же мутацию, что и на Реюньоне.
По словам Медли, эта редкая дублирующая мутация, называемая эволюционной конвергенцией, обычно является признаком сильного давления отбора.Условия в США созрели для подобного события. Оба Ae. albopictus и Ae. aegypti — контейнерные комары, но Ae. По словам Медли, личинки albopictus превзойдут все, что находится в искусственном контейнере, за исключением личинок хищников.
Так как Ae. albopictus разошелся, он вытеснил Ae. аегипти.По словам Медли, сейчас это самый распространенный комар во Флориде, где местные комары начали переносить чикунгунью и Ae. albopictus — вероятный подозреваемый.Что делать?Ae. albopictus в настоящее время хорошо зарекомендовал себя в США, так какое же отношение выводы имеют к тому, что мы делаем сейчас?
Медли предлагает, чтобы они информировали усилия по борьбе с комарами, особенно на краю ареала, где популяция фрагментирована, а субпопуляции появляются и исчезают естественным образом в результате локального искоренения.«Если мы уничтожим местное население, но оставим маршруты расселения открытыми, мы просто проведем повторную интродукцию», — сказала она.«Но, — сказала она, — меня больше всего беспокоит влияние человеческого расселения на эволюцию, как на адаптацию комара к северному климату, так и на его совместную эволюцию с чикунгунья.
Остановив расселение комаров с помощью человека, мы может предотвратить дальнейшее распространение комаров и болезней, которые они переносят ».Однако, чтобы перекрыть пути рассредоточения, нам придется отнестись к риску более серьезно, чем сейчас.
Ведь один из контейнеров Ae. albopictus favors — это маленькие горшочки с «счастливым бамбуком», которые продаются на Amazon и eBay, а также в Target, Home Depot, Walmart, Walgreens и многих других торговых точках.