Исследование смертельной болезни летучих мышей выявило удивительную сезонную динамику инфекций

Смертельное грибковое заболевание, известное как синдром белого носа, распространилось по колониям летучих мышей на востоке Северной Америки за последние семь лет, вызвав катастрофическое сокращение популяций и поставив несколько видов под угрозу исчезновения. Согласно новому исследованию под руководством учёных Калифорнийского университета в Санта-Круз, опубликованному 3 декабря в Proceedings of the Royal Society B, разрушительное воздействие болезни отчасти обусловлено сезонной динамикой инфекции и передачи.

Исследователи с удивлением обнаружили, что зимой, когда летучие мыши впадают в спячку, грибок может заражать почти каждую особь в колонии. Выжившие после зимы мыши способны избавиться от инфекции летом, когда температура их тела превышает предел роста грибка. Однако чрезвычайно высокий уровень заражения во время спячки приводит к высокой смертности в то время года, когда популяции летучих мышей естественным образом минимальны, до того как самки рожают летом.

"Болезнь поражает, когда популяция наименьшая, и к концу зимы могут быть инфицированы почти 100% летучих мышей в пещере, что помогает объяснить, почему воздействие столь масштабно", — сказала Кейт Лэнгвиг, аспирант UC Santa Cruz и первый автор статьи.

Исследование впервые описывает динамику грибковой инфекции и её передачи у летучих мышей. Полученные данные разительно отличаются от большинства инфекционных заболеваний, отметил старший автор Марм Килпатрик, доцент экологии и эволюционной биологии в UC Santa Cruz.

"Для многих заболеваний плотность популяции и социальные взаимодействия играют большую роль в передаче, но эти летучие мыши на самом деле очень социальны и живут в плотных колониях как летом, так и зимой. В данном случае передача связана со спячкой и температурой тела. Когда мыши начинают впадать в спячку, это почти как если бы они становились чашками Петри для роста этого грибка".

Грибок (Pseudogymnoascus destructans) процветает в холодных условиях и растёт на поверхности открытой кожи на носу, ушах и крыльях мышей. Во время спячки температура тела мышей падает до холодной температуры окружающей среды их "гибернакул" (пещер и заброшенных шахт, где они зимуют). Грибок активно размножается при этих температурах, которые составляют от 2 до 12 градусов Цельсия (от 35 до 54 градусов по Фаренгейту). В течение зимнего периода спячки, который может длиться более пяти месяцев, инфекция распространяется по всей колонии и на отдельных особях. Большая часть смертности происходит в конце зимы, когда как распространённость инфекции (количество заражённых мышей), так и инфекционная нагрузка (количество грибка на отдельных мышах) максимальны.

"Пиковая нагрузка в конце зимы, вероятно, и является причиной смертности. Мыши, пережившие зиму, могут избавиться от грибковой инфекции, как только согреются, так что к середине лета, когда рождается молодняк, почти ни одна мышь больше не заражена", — сказала Лэнгвиг.

Исследователи изучили шесть видов летучих мышей, тестируя их на инфекцию в три ключевых периода их годового цикла: осенью (спаривание вне гибернакул), зимой (спячка) и летом (миграция к материнским колониям и рождение детёнышей).

Низкие уровни грибковой инфекции начали обнаруживаться осенью, вероятно, в результате контакта мышей со спорами грибка внутри гибернакул.

"Мыши всё ещё активны тогда, поэтому инфекции находятся на очень низком уровне и, по-видимому, не растут. Но как только они впадают в спячку и температура их тела падает, инфекции резко усиливаются", — пояснила Лэнгвиг.

Тот факт, что летучие мыши не передают инфекцию в период миграции, важен для ограничения скорости её географического распространения. Для сравнения, вирус Западного Нила, который, как и синдром белого носа, был впервые обнаружен в штате Нью-Йорк, быстро распространился по большей части Северной Америки, потому что птицы заражаются во время миграции.

Исследование предоставляет ценную информацию для планирования стратегий борьбы с синдромом белого носа. Если учёные смогут разработать эффективное лечение, то, согласно исследованию, лучшее время для его применения, вероятно, — начало зимы.

Килпатрик и соавтор Уинифред Фрик, адъюнкт-профессор биологии в UC Santa Cruz, возглавляют усилия по разработке "пробиотического" лечения с использованием бактерий для подавления роста грибка. Исследователи выделили несколько видов бактерий, естественным образом обитающих на летучих мышах, и измеряют их способность подавлять грибок в лабораторных тестах. Затем они планируют использовать наиболее перспективные бактерии в качестве лечения, чтобы проверить, могут ли они помочь мышам пережить зиму.

"Идея состоит в том, чтобы нанести бактерии на летучих мышей во время спячки и посмотреть, подавляет ли это рост грибка", — сказал Килпатрик.