Temperaturschwankungen wie Hitzewellen können je nach durchschnittlicher Hintergrundtemperatur sehr unterschiedliche Auswirkungen auf die Infektionsraten und den Krankheitsverlauf haben, so ein heute in eLife veröffentlichter Bericht.
Die Studie deutet darauf hin, dass es zunehmend schwieriger wird, die Folgen des Klimawandels auf die Wechselwirkungen zwischen Wirt und Erreger vorherzusagen, wenn die globalen Temperaturen steigen und extreme Wetterereignisse häufiger werden.
Infektionskrankheiten haben tiefgreifende ökologische Auswirkungen auf menschliche, landwirtschaftliche und wild lebende Populationen. Es ist bekannt, dass die Interaktionen zwischen Krankheitserregern und ihren Wirten empfindlich auf Temperaturveränderungen reagieren. Weniger bekannt ist jedoch, wie sich plötzliche und extreme Temperaturschwankungen auf diese Beziehung auswirken und wie sich dies auf die Gesamtinfektionsraten und die Krankheitsausbrüche auswirkt.
“Der Klimawandel wird voraussichtlich nicht nur die Durchschnittstemperaturen erhöhen, sondern auch die Temperaturschwankungen sowie die Häufigkeit und Intensität extremer Wetterereignisse”, erklärt der Erstautor Pepijn Luijckx, William C. Campbell Lecturer in Parasite Biology am Trinity College Dublin, Irland. “Obwohl Studien die Auswirkungen steigender Durchschnittstemperaturen auf Wirts- und Erregermerkmale quantifiziert haben, ist der Einfluss variabler Temperaturregime wie Hitzewellen noch weitgehend unbekannt.”
Luijckx und sein Team untersuchten die Auswirkungen unterschiedlicher Temperaturen auf verschiedene Merkmale eines Wirtsorganismus – eines kleinen Krustentiers namens Daphnia magna – und seines bekannten Darmparasiten, Odospora colligata. Die Übertragung des Parasiten ist repräsentativ für die klassische Umweltübertragung, ähnlich wie bei Krankheiten wie SARS-CoV-2 und Cholera.
Das Team untersuchte, wie die Organismen auf drei verschiedene Temperaturregime reagierten: eine konstante Temperatur und zwei variable Regime mit täglichen Schwankungen von +/- 3 °C und dreitägigen Hitzewellen von 6 °C über der Umgebungstemperatur. Anschließend maßen sie die Lebensdauer, die Fruchtbarkeit, den Infektionsstatus und die Anzahl der Parasitensporen im Darm der Krebse. Anschließend verarbeiteten sie die Daten in einem statistischen Modell, um die Auswirkungen der drei verschiedenen Temperaturregime zu vergleichen.
Das Team fand heraus, dass die täglichen Temperaturschwankungen die Infektiosität und Sporenbelastung des Parasiten im Vergleich zu den Tieren, die bei einer konstanten Durchschnittstemperatur gehalten wurden, verringerten. Im Gegensatz dazu war die Infektiosität der Parasiten nach einer Hitzewelle fast genauso hoch wie die Infektiosität der Parasiten, die bei einer konstanten Temperatur gehalten wurden.
Darüber hinaus stieg die Anzahl der Sporen im Krustentierwirt nach der dreitägigen “Hitzewelle” an, wenn die konstante Hintergrundtemperatur 16 °C betrug, während diese Belastung bei höheren Temperaturen abnahm. Dies deutet darauf hin, dass die Auswirkungen von Temperaturschwankungen unterschiedlich sind, je nachdem, wie hoch die durchschnittliche Hintergrundtemperatur ist und ob sie nahe an der optimalen Temperatur für den Parasiten liegt.
Die Fitness des Wirts und der Reproduktionserfolg waren bei den Krebstieren, die entweder den Parasitensporen oder variablen Temperaturen ausgesetzt waren, im Allgemeinen geringer. Der Unterschied zwischen den Reaktionen von Wirt und Erreger deutet darauf hin, dass die Parasiten unter bestimmten Umständen den plötzlichen Temperaturschwankungen besser standhalten konnten als ihre Wirte.
“Unsere Ergebnisse zeigen, dass Temperaturschwankungen das Ergebnis von Wirt-Pathogen-Interaktionen auf komplexe Weise verändern. Temperaturschwankungen wirken sich nicht nur auf unterschiedliche Wirts- und Erregermerkmale aus, sondern es kommt auch auf die Art der Schwankungen und die Durchschnittstemperatur an, auf die sie angewendet werden”, so Luijckx abschließend. “Das bedeutet, dass sich verändernde Muster von Klimaschwankungen, die von Verschiebungen der Durchschnittstemperaturen aufgrund der globalen Erwärmung überlagert werden, tiefgreifende und unvorhergesehene Auswirkungen auf die Krankheitsdynamik haben können.”
Neben Pepijn Luijckx gehören zu dem Forschungsteam die Co-Erstautorin Charlotte Kunze (Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Deutschland, und Trinity College Dublin), Andrew Jackson und Ian Donohue (beide Trinity College Dublin).
Ihre Studie wurde von der Science Foundation Ireland und dem Irish Research Council finanziert.
Datum: Februar 15, 2022
Quelle: eLife
Pepijn Luijckx, Charlotte Kunze, Andrew L Jackson, Ian Donohue. Alternate patterns of temperature variation bring about very different disease outcomes at different mean temperatures. eLife, 2022; 11 DOI: 10.7554/eLife.72861