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O Impacto do Tempo na Periculosidade dos Parasitas

Este estudo mostra como o tempo de transmissão afeta a virulência de parasitas em mosquitos.

Luis M. Silva, J. C. Koella

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A virulência se refere a quão prejudicial um parasita é para seu hospedeiro. Não é uma ideia simples, já que muitos fatores influenciam isso. O hospedeiro pode tentar combater o parasita ou diminuir os danos causados por ele. Por outro lado, os Parasitas podem roubar recursos dos seus hospedeiros para crescer ou até prejudicá-los com toxinas.

Muitas teorias foram feitas sobre como a virulência dos parasitas evolui. Uma visão comum é que os parasitas precisam encontrar um equilíbrio entre ser prejudicial e se espalhar rápido. Se um parasita for muito danoso, pode matar o hospedeiro rápido demais, o que reduz a chance de se espalhar. Por isso, um nível moderado de dano parece ser ideal para um parasita prosperar e se espalhar.

No entanto, estudos têm mostrado resultados mistos sobre essa teoria. Uma grande razão para essa confusão é a visão simplista de como a Transmissão funciona. Existem diferentes maneiras dos parasitas se espalharem, e o tempo desse processo pode afetar muito como a virulência muda. O tempo que um parasita leva para crescer e se desenvolver dentro do hospedeiro antes de ser transmitido é muito importante.

O Papel do Tempo na Transmissão

Geralmente, se assume que uma transmissão mais rápida leva a uma virulência maior. Contudo, o momento em que a transmissão ocorre pode mudar tudo. Por exemplo, algumas pesquisas mostraram que quando um vírus é estimulado a se espalhar rápido, isso pode levar a uma virulência mais alta, mas a menores quantidades do vírus no hospedeiro. Essa descoberta complica a ideia, pois sugere que uma presença mais longa dentro do hospedeiro pode permitir que o parasita evolua de maneira diferente.

No nosso estudo, focamos em Mosquitos e em um parasita específico que eles podem carregar. Ao observar por quanto tempo o parasita permanece no hospedeiro antes de se espalhar, buscamos entender seu impacto em quão prejudicial o parasita pode ser.

O Experimento: Usando Mosquitos e um Parasita

Para o nosso experimento, usamos um tipo de mosquito chamado Anopheles gambiae e um parasita microsporídio conhecido como Vavraia culicis. Esse parasita não é muito prejudicial para o seu hospedeiro e pode ser facilmente estudado porque seu ciclo de vida permite controlar como e por quanto tempo ele fica com o hospedeiro.

Criamos os mosquitos em um laboratório sob condições específicas. O parasita entra nas larvas de mosquito quando elas comem esporos na água. As larvas então se desenvolvem em adultas, onde os parasitas continuam a se reproduzir. Depois que os mosquitos morrem, os esporos são liberados de volta ao ambiente, podendo infectar outros mosquitos.

Para estudar como diferentes tempos de transmissão afetam o parasita, criamos dois grupos de mosquitos: um grupo foi permitido a espalhar o parasita rapidamente, e o outro grupo pôde permanecer infectado por mais tempo antes de morrer. Observamos como esses dois grupos se desenvolveram ao longo de várias gerações.

Observando Mudanças nos Mosquitos

Após conduzir nosso experimento por seis gerações, observamos de perto como os diferentes grupos de mosquitos reagiram ao parasita. Vimos mudanças em diversas áreas, incluindo quanto tempo os mosquitos viveram e quantos ovos eles produziram.

Mosquitos Infectados com parasitas selecionados para transmissão tardia geralmente viveram menos do que aqueles infectados com parasitas não selecionados. Além disso, os parasitas selecionados para transmissão tardia aumentaram o nível de dano ao hospedeiro. Isso foi medido observando quanto tempo os mosquitos sobreviveram após serem infectados.

O custo da infecção em termos de produção de ovos também foi notável. Mosquitos infectados com parasitas selecionados para transmissão precoce ou tardia botaram menos ovos do que os mosquitos não selecionados. Essa redução na produção de ovos aumentou com o tempo, à medida que os mosquitos envelheciam.

O Impacto da Infecção no Desenvolvimento

Nós também examinamos como os diferentes tipos de parasitas afetaram o desenvolvimento dos mosquitos. As larvas expostas a parasitas de transmissão tardia apresentaram taxas de mortalidade mais altas. Isso significa que os mosquitos estavam morrendo em taxas maiores antes de se tornarem adultos. Curiosamente, descobrimos que a seleção para transmissão tardia acelerou a transformação das larvas em pupas, enquanto o tamanho adulto permaneceu inalterado.

Por outro lado, os parasitas de transmissão precoce tendiam a causar mais mortes durante o estágio de pupa. Essa variabilidade mostra que diferentes tempos de transmissão podem levar a consequências diferentes para o ciclo de vida do hospedeiro.

Dinâmica da Infecção e Produção de Esporos

Outro foco importante do nosso estudo foi como os parasitas se comportaram ao longo do tempo dentro dos mosquitos. Nós rastreamos a quantidade de esporos produzidos pelos parasitas em diferentes estágios de desenvolvimento do mosquito.

Descobrimos que, com o passar do tempo, o número de mosquitos que apresentavam esporos detectáveis aumentou. Esse aumento foi mais significativo em aqueles com parasitas de transmissão tardia. Isso sugere que esses parasitas são melhores em se espalhar, já que têm mais tempo para se reproduzir dentro do hospedeiro.

A quantidade total de esporos também mudou conforme o regime de seleção. Nos mosquitos com parasitas de transmissão tardia, o número de esporos continuou a aumentar significativamente à medida que a infecção progredia.

Entendendo a Virulência e as Estratégias dos Parasitas

A partir de nossas descobertas, ficou claro que como um parasita é capaz de explorar seu hospedeiro influencia significativamente sua virulência. A estratégia de um parasita, seja selecionada para transmissão precoce ou tardia, molda como ele interage com o hospedeiro e quão prejudicial ele se torna.

Curiosamente, não encontramos mudanças significativas em quão danosos os parasitas eram quando vistos individualmente. Isso sugere que pode haver limitações em como os parasitas podem prejudicar seus hospedeiros devido à sua composição genética.

Principais Conclusões da Nossa Pesquisa

Através deste estudo, aprendemos que o tempo de transmissão é crucial para entender a evolução da virulência parasitária. Observamos que atrasar a transmissão pode levar a níveis de dano maiores do que muitas teorias preveem. Essa descoberta enfatiza a complexidade das interações entre hospedeiro e parasita.

Além disso, nossos resultados indicaram que as suposições comuns sobre como vírus e parasitas evoluem poderiam estar ignorando aspectos importantes da estratégia parasitária.

Esses insights têm implicações práticas para como vemos doenças, especialmente aquelas transmitidas por insetos como mosquitos. Entender a dinâmica das interações entre hospedeiros e parasitas pode ajudar a melhorar estratégias para controlar doenças transmitidas por esses vetores.

De forma geral, este estudo serve como um lembrete de que, no mundo dos parasitas, o tempo é crítico e pode alterar significativamente os resultados esperados das relações entre hospedeiro e patógeno.

Fonte original

Título: Complex interactions in the life cycle of a simple parasite shape the evolution of virulence

Resumo: Evolutionary expectations about the virulence of parasites (i.e., the parasite-induced mortality rate of the host) often focus solely on the within-host transmission stage, overlooking the time spent between hosts and variations in transmission cycles. Moreover, parasite growth rate within the host is closely linked to virulence. We here suggest that a simplified view of transmission and parasite evolution makes it difficult to predict how virulence will evolve. We illustrate our ideas with a parasite with a simple life cycle, the microsporidian Vavraia culicis, which infects the mosquito Anopheles gambiae. We selected the parasite over six host generations for early or late host transmission, corresponding to shorter or longer time within the host. Selecting for late transmission increased their exploitation of the host, resulting in higher virulence and a shorter life cycle with rapid infective spore production, comparatively to selection for early transmission. In response, hosts infected with late-selected spores shortened their life cycle and shifted to earlier reproduction. Notably, higher virulence was negatively correlated with the endurance of infective spores outside the host, demonstrated in a parallel study using these parasite lines. These findings emphasize the importance of considering the entire transmission cycle in studies of parasite evolution and raise concerns about how host density and social settings might influence virulence evolution. Significance statementClassical expectations on parasite evolution assume a trade-off between transmission rate and harm to the host (virulence), favoring parasites with intermediate virulence. However, recent studies challenge this idea, suggesting it is too simplistic. Here, by selecting the parasite Vavraia culicis for early or late transmission (or shorter and longer time within the host) in the host Anopheles gambiae we demonstrate that understanding virulence evolution requires considering the entirety and the type of transmission cycle and not merely the within-host stage. These findings highlight the importance of including all transmission stages in parasite evolution studies and demonstrate how certain social conditions might unintentionally select more virulent parasites.

Autores: Luis M. Silva, J. C. Koella

Última atualização: 2024-10-23 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.28.577571

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.28.577571.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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