סימולציה חדשה מראה כי שינויים סביבתיים ברחבי מסלול נדידת הציפורים העיקרי באסיה עלולים להאיץ את ההתפתחות הנגיפית ולהגדיל את הסיכון של זני שפעת מסוכנים.
מחקר: שינויים בנוף מעלים את הסיכון לגיוון והופעתה של נגיף השפעת העופות במזרח האסייתי -אוסטרלי. קרדיט תמונה: אלברט בוקהוף / Shutterstock
מחקר שנערך לאחרונה ב המשך האקדמיה הלאומית למדעים בדק את ההשפעה של שינויים בנוף במסלול המעופף המזרחי באסיה – אוסטרלזה על חלוקת עופות מים נודדים ואינטראקציה שלהם עם עופות, והשפיע על ההתפתחות של AIV.
נגיף שפעת העופות: הופעה והתפתחות
נגיף שפעת העופות הפתוגני ביותר (HPAIV) A/H5N1 התגלה לראשונה בשנת 1996, והדביק עופות ביתיים. בהמשך, זה גרם להתפרצויות קשות המשפיעות על תעשיית העופות ואוכלוסיות ציפורי הבר. עם הזמן הופיעו מספר תת -סוגים חדשים של HPAIV H5, כולל הגילוי האחרון של H5N1.
נמצא כי ל- H5N1 יש פוטנציאל להעביר באזורים ומארחים גיאוגרפיים חדשים, כולל בקר חלב, מה שהגביר את הדאגה העולמית לחיות בר, חקלאות ובריאות הציבור. תת -סוג H5N1 שהופיע לאחרונה עם יכולת הסתגלות נגיף משופרת מאפשר העברה מהירה בין קבוצות מארח רחבות יותר.
אף על פי שזני AIV פתוגניים מאוד נובעים בעיקר ממוטציות גנים ספציפיות, כמו הכנסות אתר למחשוף פוליבסי בגן HA, מחזור מחדש גנטי עשוי גם לתרום למגוון הגנטי. לזן נגיפי עם גיוון גנטי גבוה יש סיכון גבוה יותר להפוך לפתוגני בתנאים אקולוגיים חיוביים, והמחקר השתמש במתחם מחדש כאינדיקטור מפתח לתנאים כאלה.
חשוב לציין שהמחקר השתמש בשכיחות מחדש של מחלת ההפעלה כפרוקסי, ולא כמנבא ישיר להופעה נגיפית פוטנציאלית, וציין כי פתוגניות בפועל דורשת מוטציות נוספות. מחזור מחדש גנטי הוא מנגנון מכריע הקשור להחלפת מידע גנטי בין תת -סוגים של תת -סוגים בתוך מארח.
עופות מים נודדים משפיעים על התפתחות נגיפי שפעת העופות
בשנים 2002–2003, החוקרים בידדו את ה- HPAIV הראשון מעופות מים בר במזרח האסייתי – אוסטרלזה (EAAF). בתחילה, זיהום ה- HPAIV בעופות מים בר נחשב לשפיכה מעופות ביתיים. מדי שנה נודדים מיליוני עופות מים משטח גידול בצפון בסיביר ובמונגוליה עד שטח חורבן באגן נהר יאנגצה בדרום מזרח סין.
הגירה עונתית מאפשרת את התפשטות הנגיפים למרחקים ארוכים, מה שמגדיל בסופו של דבר את המגוון הנגיפי המקומי ואת הסיכון לכריכה במטבע. תופעה זו גם מעלה את הסיכון להופעת נגיף חדש. מספר גורמים קובעים את התפלגות עופות המים במהלך הנדידה, כולל תכונות נוף, במיוחד שטחי מים רטובים, זמינות מי שטח, ונוכחות של רפידות אורז.
מחקרים אחרונים חשפו שינויים מונעים על ידי אקלים ובאדם בנוף EAAF, כמו נטישה חקלאית ברוסיה והתרחבות האורז בצפון סין, המשפיעה משמעותית על חלוקת עופות המים על פני מסלול ההעברה. חשוב להבין כיצד משמרות אלה השפיעו על דינמיקת AIV.
רשתות הגירה שנוצרו ממעקב אחר טלמטריה, תחזיות GLM והדמיות של IBM לתרחישים של 2000 ו- 2015. (א) רשת אתרים מ- DBBMM באמצעות נתוני מעקב אחר טלמטריה לשנת 2015; (ב) רשת האתרים שחזה GLM לשנת 2000; (ג) רשת המבוססת על אתרים המדומים על ידי IBM לשנת 2000; (ד) רשת האתרים שחזה GLM לשנת 2015; (ה) רשת המבוססת על אתרים המדומים על ידי IBM לשנת 2015. קישורים ברשתות A, B ו- D משתמשים באורך שלב הגירה, ואילו קישורים ברשתות C ו- E משתמשים מסלולי תנועה מדומים של IBM. קווי מתאר ירוקים וכחולים מראים טווחי גידול וטווחי קרקע חורפיים, בהתאמה. ברשתות C ו- E, צבע הצומת מציין את מספר הציפורים המבוקשות, ורוחב הקישור מציין את מספר הציפורים הנוסעות.
על המחקר
המחקר הנוכחי בדק כיצד שינויים בנוף ב- EAAF בין 2000 ל -2015 השפיעו על התפלגות עופות מים נודדים, מה שעשוי לשפר את הסיכון הפוטנציאלי להופעת תת סוג חדש.
החוקרים שילבו נתוני מעקב אחר טלמטריה ממארח עופות מים נודדים, נתוני ebird, אווז גדול יותר עם לבן (Anser albifronsGWFG), נתוני הפצת עופות ונתוני נוף לפיתוח מודל מבוסס אינדיבידואלי (IBM). בעוד שהאינטראקציות של GWFG עם עופות סיפקו קו בסיסי, ככל הנראה המיקוד של המינים היחידים מעריכים את סיכוני ההולכה הכוללים הנשלטים על ידי טבילה ברווזים ושחפים.
דגם זה שימש כדי לדמות תנועות עופות מים והעברת מינים צולבים בממשק העופות של ציפורי הבר. יתר על כן, מודל זה משלב מודל רשת זרימת נדידה עם דגמי תא. במודל רשת זרימה נודדת, הקצוות מייצגים נתיבי תנועה פוטנציאליים והצמתים מייצגים אתרים.
המודל מדמה דינמיקת זיהום בקרב אוכלוסיות בר ועופות. זה גם מנבא שפיכים מעופות בר ועד עופות ומצב מחדש בעופות. תנועת הציפורים נקבעה דרך בית הגידול והמרחק שלהם. הדמיות בין 2000 ל -2015 הושוו כדי להעריך כיצד שינוי הנוף משפיע על הסיכון להופעת הנגיף באמצעות שינוי נדידת הציפורים.
ממצאי לימוד
סך הכל 50 אתרים, כולל 11 גידול, 7 חורפים ו -32 אתרי עצירה, זוהו מנתוני מעקב אחר טלמטריה בין השנים 2014-2016. מודל ליניארי כללי (GLM) פותח כדי לחזות אתרים מתאימים בין 2000 ל -2015, שהצביע על מספר מוגבר של אתרי עצר ברוסיה ולפחת את המספר במגדן. עם זאת, נצפתה מגמה מנוגדת באתרי גידול וחורף.
בהתבסס על נתוני 2015, סימולציות של יבמ הצביעו על כך שקישוריות ושיפורו העבירו ציפורים מהסתמכות כבדה על אתר מגדן המחובר בצורה גרועה לרשת רחבה יותר ברוסיה וגבולות מונגוליה וצפון מזרח סין. שטח רטוב ואורז פאדי נמצאו כגורמים החשובים ביותר בעיצוב התפלגות GWFG, במיוחד בצפון מזרח סין.
אתרי גידול מוגברים משנת 2000 עד 2015 עיכבו את חשיפת הנגיף והעברת ההעברה. עם זאת, זה הביא לשיעורי שכיחות זיהום גבוהים יותר, במיוחד במהלך הגעה חורפית והגעת החורף בשנת 2015. שיעורי שכיחות זיהום מוגברים האיצו את הסיכון להעברה נגיפית מאתרי חורף ועל הגדלת המינים הצולבים על ידי שיפור העומסים הנגיפים הסביבתיים באתרי חורבן.
נגיפי שפעת העופות הפתוגניים הנמוכים (LPAIV) זוהו כתורמים המובילים לזיהומים אצל ציפורי בר, מה שגרם ל 57% מהזיהומים בשנת 2015 ו -34% בשנת 2000. העומסים הנגיפיים מוגברים היו קשורים לשני LPAIV אצל ציפורי בר ועופות. שיעור ההעברה בין המינים הגדילו מאוד את ההתקנה מחדש, במיוחד בתרחיש 2015. העלייה של 1,593% במצב המחזור מחדש שימשה כמתנה המפתח של המחקר לסיכון הופעה מוגבר. ממצאי המחקר תומכים בעובדה שתנאי הנוף שינו בשנת 2015 הגדילו את תפקיד העופות בקידום זרימת LPAIV.
מודל ההדמיה הצביע על כך שסיכון המצב מחדש גנטי שיפר את גודל וגם את ההיקף המרחבי בין 2000 ל -2015, במיוחד בצפון -מזרח סין, הגבולות עם מונגוליה ורוסיה, ומיאנגצה לאגן הנהר הצהוב.
מסקנות
שינויים בנוף בין 2000 ל -2015 נמצאו מעצבים מחדש את חלוקת עופות המים הנודדים ב- EAAF. זה עורר עלייה באינטראקציות עם עופות המשפרת בסופו של דבר את הסיכון לגיוון נגיפי והופעת תת -סוג. המחקר הנוכחי הדגיש את תפקיד השינויים הסביבתיים בהופעת AIV ובדפוס.
מחברים הדגישו את הצורך בגישה בין-תחומית המשלבת דינמיקת נוף עם מחקרי אבולוציה נגיפית באמצעות שילוב של אקולוגיה, וירולוגיה ומודלים של נוף כדי לחזות דינמיקת AIV ולקבוע אזורים בסיכון גבוה במדויק.
