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学生研究人员追踪新出现的蜱传疾病

Looks pretty ticky
看起来很棘手 13岁的Joanna Weeks在森林的地面上拖着一面帆布旗,生物学教授Oliver Kerscher和Matthias Leu在旁边看着。Weeks领导了一个项目,该项目追踪了弗吉尼亚半岛出现的一种名为HME的类似莱姆病的蜱传疾病。约瑟夫·麦克莱恩摄

收集蜱虫标本很容易——你把一块白色帆布拖到合适的地面上,然后把它翻过来。Voila-ticks !

如果收集蜱虫很容易,那也是一项令人讨厌的工作。与蜱虫打交道也很危险,这就是为什么乔安娜·维克斯想要确保她的蜱虫收集者在这个故事中被提到的原因。所以,根据记录,14岁的约瑟夫·汤普森,14岁的艾伦·哈里斯,12岁的斯蒂芬妮·威尔逊,12岁的克里斯·泰森,12岁的马修·弗雷斯滕和12岁的诺拉·威克斯走出树林,确保他们的坐标是正确的,然后拖着白色帆布,也就是国旗穿过了tickland。反复。

威克斯的威廉与玛丽高级荣誉项目的基础是Amblyomma americanum,被称为孤星蜱。这是一种常见的林地寄生虫,威克斯和她的合作者在弗吉尼亚半岛的森林里发现了一个广泛分布的孤星蜱种群。

“它们是美国南部最常见的蜱虫,包括弗吉尼亚州,”威克斯在早春在威廉和玛丽举行的威尔逊鸟类学会年会上介绍她的研究时说。“它们是具有攻击性和不加区分的捕食者,一生中吸食三次血,可以叮咬人类,并以幼虫、若虫和成虫的形式传播疾病。”

从人类的角度来看,美洲双头虫的习性已经足够令人不快了,但等等,还有更多:Weeks还发现,她取样的蜱中有相当数量的蜱携带沙菲埃利体,这种细菌会导致人类单核细胞埃利体病(HME)。与莱姆病一样,HME也是由蜱虫传播的。它在弗吉尼亚半岛建立了据点,几乎可以肯定它没有得到诊断。Weeks在威尔逊协会的演讲中概述了HME的严重性。

“它导致约41%至63%的确诊患者住院。它的致死率为1.73%,”Weeks继续说道,尽管她指出,HME的年致死率从2005年的零到2003年的3.7不等。“只是给你一些与这些数据的相关性,历史上最严重的流感大流行-西班牙流感-有2.5%的致死率,所以这让你对疾病的严重性有了一个概念。”

Weeks的蜱虫研究既包括佳博体育工作,也包括实地工作,所以她与威廉玛丽大学生物系的Matthias Leu和Oliver Kerscher一起工作。Leu和Kerscher是朋友,但Leu是一个空间生态学家,在野外记录了很多时间,而Kerscher研究酵母的DNA;他们的职业道路很少交叉。

“马蒂亚斯不害怕分子生物学,而我对生态学一无所知,我确实喜欢,你知道,谈论保护生物学,”克尔舍说。

威克斯需要一位野外生物学家和一位佳博体育生物学家作为她项目的导师。蜱虫可能很容易收集,但一旦你把它们放在你的旗帜上,你就有了一系列的挑战。第一步是把你的虱子从旗子上拿下来。

Leu说:“我们过去常常用掩蔽胶带——油漆工的掩蔽胶带——把旗子上的虱子去掉,然后回到佳博体育,费力地把每个虱子从胶带上撕下来。”“然后我们意识到这需要很长时间。”

Back in the Integrated Science Center’s “cold room,” Joanna Weeks puts the lone star ticks into vials filled with tiny glass beads. The vials are loaded into the bead beater, to crush the ticks’ tough exoskeleton. Photo by Joseph McClain绑在胶带上的滴答声也会变干,变得几乎毫无用处。“棘手的是,”Kerscher他说,“就是保存DNA。”他建议将小瓶70%的乙醇溶液带到现场。这是他在佳博体育里用来杀死和保存酵母的液体。一套从现场到佳博体育的方案就此诞生,蜱虫饲养员用精细的镊子从旗子上拔下蜱虫,然后将它们放入含有克尔舍70%乙醇溶液的低温小瓶中。

当你考虑到这些虫子被小心翼翼地转移到科舍佳博体育时,你会发现蜱虫身上发生的事情是很讽刺的。Weeks将单个蜱虫转移到“打头器”小瓶中。Kerscher通常使用打头器来研磨出了名的坚韧的酵母细胞。任何试图压扁扁虱的人都知道要打败它的壳质外骨骼有多难。克舍尔的击头器对扁虱也有同样的效果。

威克斯解释说:“打蜱器本质上是一种用小玻璃珠摇动瓶子里的蜱虫的机器。”“你最后会变成蜱虫的果肉。”

一旦蜱虫被制浆,分子生物学就可以正式开始了。威克斯利用聚合酶链反应检测了蜱虫的DNA以及它们携带的病原体。威克斯只对孤星蜱感兴趣,所以她需要整理其他物种。DNA分析很有帮助,因为捕获的大多数蜱虫都是若虫,这是一种未成熟的针头大小的标本,很难用肉眼识别。

Weeks和她的合作者Matt Feresten能够分析现场数据,找出蜱虫最厚的地方及其原因。她的蜱虫收集者团队从半岛上的101个点收集蜱虫,从里士满到汉普顿。威克斯利用他们在Leu的地理信息系统课上学到的技术,绘制了整个半岛的蜱虫密度图。

他们得出了一些发人深思的结论:首先,如果你认为还有更多的蜱虫,你是对的。这并不是说我们更了解蜱虫,因为它们携带莱姆病和其他疾病;研究表明有更多的蜱虫,所有种类的蜱虫都多得多。

其次,蜱虫数量的增加有许多因素,包括潮湿栎林的比例和缓冲潮湿栎林和附近栖息地的“边缘”数量。鹿的出现是最有力的预测因素之一。在采集地点记录的现场记录包括每个样带中是否存在鹿粒。哪里有鹿的踪迹,哪里就有更多的蜱虫。威克斯说,她对鹿与蜱虫的联系并不感到惊讶。

威克斯解释说:“从大约1970年到现在,东海岸的蜱虫数量一直在显著上升。”“这种增长几乎完全反映了白尾鹿数量的增长。”

还有一些同样发人深省的启示。首先,威克斯说,她怀疑携带HME的成年孤星蜱比她取样的种群要多,她取样的种群是若虫——未成熟的蜱。此外,像莱姆病一样,HME表现出类似流感的症状。HME在早期阶段很容易治疗。但是HME对强力霉素有反应,强力霉素是一种通常不用于莱姆病的抗生素。Leu和Kerscher想知道HME被误诊为莱姆病的程度。

“有一篇论文说莱姆病实际上被过度诊断了,”Leu说。“被孤星蜱叮咬并自动出现皮疹的人被治疗为莱姆病-实际上它不是莱姆病。”

Leu说,Weeks的研究以及其他类似的研究强调了管理鹿的数量和仔细规划住房发展的必要性,以尽量减少人类接触HME和其他蜱传疾病。

这个故事出现在2013年夏天的《威廉与玛丽校友杂志》上。