Parazit malarije je majstor prilagođavanja. Da bi završio svoj životni ciklus, parazit se mora preneti sa komarca na čoveka, a zatim ponovo nazad na komarca. Tokom miliona godina evolucije, savršeno se prilagodio ova dva domaćina. Ali iako znamo za ciklus malarije više od 100 godina, mnoga pitanja ostaju bez odgovora.
Jedno od ovih pitanja se odnosi na trajanje koje je potrebno da se paraziti malarije razviju u komarcu. Trenutno se procenjuje da se paraziti malarije mogu preneti u proseku nakon 12 dana. Međutim, očekuje se da komarci žive u proseku dve nedelje u prirodi.
Zbog toga se 12 dana potrebnih za njihov razvoj čini kontraintuitivnim: očekivalo bi se da se parazit prenese na čoveka što je pre moguće, jer svaki dan koji parazit provede u komarcu povećava šansu da komarac umre pre nego što se parazit prenese zalogajem. Dakle, koja je prednost koja opravdava rizik da se ne prenesu?
Istraživači iz laboratorije Levashina na Institutu Maks Plank za biologiju infekcija u Berlinu sada su otkrili ovu prednost — i stvorili osnovu za bolje razumevanje evolucije parazita u komarcu. Oni su pokazali da paraziti imaju koristi od bogate zalihe hranljivih materija u komarcu ako ostanu tamo duže pre nego što se prenesu na čoveka, što na kraju dovodi do uspešnijeg prenosa. Vreme u kojem se parazit prenosi na čoveka je stoga evolutivni kompromis između „osposobljavanja za infekciju“ i „odlaska na vreme“.
Rad je objavljen u časopisu Nature Communications.
Na osnovu nalaza iz laboratorijskih eksperimenata, ovi rezultati su dobijeni primenom matematičkih modela. Praktično je nemoguće pratiti evoluciju parazita malarije u laboratoriji, objašnjava Paola Carrillo-Bustamante, prvi autor studije. „Da bismo proučavali evolucione pritiske, trebalo bi da pratimo stotine ciklusa prenosa: komarac-sisar-komarac. Ovo je nemoguće za parazite malarije kod ljudi.“
Matematički modeli obuhvataju stvarne procese u matematičkim formulama, omogućavajući istraživačima da naprave predviđanja i da analiziraju i razumeju ponašanje ovih procesa u različitim uslovima. Već postoje modeli prenosa malarije koji u osnovi opisuju život komaraca. Međutim, oni obično uključuju samo varijable za razvoj larvi, ponašanje pri ugrizu, reprodukciju i starost komaraca. Ovi modeli predviđaju intuitivno očekivanje da će parazit malarije evoluirati u kratkom periodu razvoja, što, kao što je gore opisano, nije slučaj u stvarnosti.
Činjenica da modeli ne odgovaraju u potpunosti stvarnosti sama po sebi nije problem, jer su oni uvek samo aproksimacija stvarnosti. Međutim, ako model ne predstavlja ispravno ključne mehanizme, potrebno ga je dopuniti. Zadatak istraživača je bio da pronađu promenljivu koja nedostaje koja bi omogućila modelu prenosa da ispravno opiše vreme razvoja parazita. Prethodne studije metabolizma komaraca dale su tragove za varijablu koja nedostaje.
Da bi razvile jaja, ženki komaraca su potrebne hranljive materije iz krvi sisara, zbog čega ujedaju čoveka. Tokom ovog krvnog obroka, paraziti malarije ulaze u creva komaraca i koriste iste hranljive materije za sopstveni razvoj. Međutim, komarac često ujede više od jednom u svom životu.
„Naš model predviđa da parazit postaje jači sa svakim obrokom krvi, tako da ima koristi od višestrukih ugriza“, kaže Carrillo-Bustamante. „Sa ovim ključnim informacijama revidirali smo model prenosa. Za više ugriza je potrebno vreme – mogući razlog zašto parazit čeka dugo u komarcu da bi imao koristi od što je moguće više obroka krvi.“
Dodajući novu varijablu „metabolizam“, istraživači su zatim sproveli evolucione eksperimente sa ažuriranim modelom prenosa. Dali su virtuelnim parazitima mogućnost da nasumično menjaju vreme svog razvoja u komarcu, odnosno da mutiraju. Zatim su dozvolili modelu da radi 5000 dana — dovoljno vremena da prirodna selekcija pronađe optimalno vreme za razvoj.
Bez obzira da li je polazište bilo kratko ili dugo vreme razvoja, paraziti sa vremenom razvoja od 12 dana uvek su se birali u populaciji. Ovaj evolucioni optimum se takođe može posmatrati u stvarnosti. Za Carrillo-Bustamante, rezultat ukazuje da postojeće modele treba dopuniti. „Prethodni modeli su često tretirali špric poput komaraca koji prenosi parazit malarije na ljude. Naša studija pokazuje da se interakcije komaraca i parazita moraju uzeti u obzir u modelima prenosa.“
Malarija ostaje pokretna meta. Moramo da razumemo bolest u svim njenim aspektima da bismo razvili efikasne protivmere, pošto je 250 miliona ljudi još uvek zaraženo malarijom svake godine. Tačni modeli prenosa bolesti su važan korak u razumevanju bolesti i ispravnom predviđanju budućih epidemija. Ovo je posebno važno u eri promenljivih uslova životne sredine, jer klimatske promene donose malariju u nove regione sveta.
