2つの異なるダニ媒介性病原体における希釈効果を調査するための生態疫学モデリングアプローチ

病気（再）出現は、生物多様性の低下と環境の変化によって促進されているようです。その結果、生態学と進化のコンテキスト内で、宿主病原体の相互作用を研究することがますます重要になっています。希釈効果は、より高い生物多様性が病原体伝達を減少させるという概念です。特に人獣共通感染性のベクター媒介病系では観察されていますが、それに対する証拠が発見されています。特に、コミュニティ（DIS）の仮定とベクトルと病原体の一般主義の程度が、生物多様性と病原体の伝播関係の方向にどのように影響するかは、まだ議論されています。この研究の目的は、経験的データと機構モデルを使用して、一般主義のベクトル程度が異なる2つのげっ歯類チック病原体システムの希釈メカニズムを調査することでした。コミュニティは、純粋に添加剤から純粋に代用的なものに拡大する生態学的相互作用を含めるように組み立てられました。このようなシステムは、ベクターエコロジー、コミュニティ（DIS）アセンブリダイナミクス、および病原体伝播の間のリンクを分析するための優れた候補です。機械的モデルを経験的データに基づいて、ダニのサンプリングを含むげっ歯類のライブトラップが、3年連続で2シーズンにわたってウェールズで行われました。非ホスト種との生態学的関係を含む、理論的および観察的アプローチを独自に統合する決定論的な単一ベクトル、マルチホストコンパートメントモデルを開発しました。コミュニティの多様性の勾配全体にわたる病原体伝達を記述するために、このモデルには、生態学的な複雑さが異なる5つの異なるシナリオを記述するパラメーターが入力されました。それぞれが病態系の1つに基づいています：ixodes ricinus（generalist tick）-borreria burgdorferiおよびI. trianguliceps（小哺乳類専門家ティック） - 塩基性微小。結果は、コミュニティの構成と種間ダイナミクスが、一般主義のベクトル度に応じて異なる希釈結果を伴う病原体伝達に影響を与えることを示唆しました。このモデルは、希釈と増幅の効果が同じコミュニティでは相互に排他的ではなく、ベクターの生態学と考慮される疫学的出力（つまり、関心のある「リスク」）に依存するという証拠を提供します。私たちのシナリオでは、より機能的に多様なコミュニティが感染性のげっ歯類をより少なくし、希釈効果をサポートしました。ジェネラリストのベクターを備えた病態系では、宿主の多様性と感染の間のこぶの形の関係を特定しましたが、専門のダニを特徴とすることについては、この関係はより複雑で、特定のパラメーター値に依存していました。

Disease (re)emergence appears to be driven by biodiversity decline and environmental change. As a result, it is increasingly important to study host-pathogen interactions within the context of their ecology and evolution. The dilution effect is the concept that higher biodiversity decreases pathogen transmission. It has been observed especially in zoonotic vector-borne pathosystems, yet evidence against it has been found. In particular, it is still debated how the community (dis)assembly assumptions and the degree of generalism of vectors and pathogens affect the direction of the biodiversity-pathogen transmission relationship. The aim of this study was to use empirical data and mechanistic models to investigate dilution mechanisms in two rodent-tick-pathogen systems differing in their vector degree of generalism. A community was assembled to include ecological interactions that expand from purely additive to purely substitutive. Such systems are excellent candidates to analyze the link between vector ecology, community (dis)assembly dynamics, and pathogen transmission. To base our mechanistic models on empirical data, rodent live-trapping, including tick sampling, was conducted in Wales across two seasons for three consecutive years. We have developed a deterministic single-vector, multi-host compartmental model that includes ecological relationships with non-host species, uniquely integrating theoretical and observational approaches. To describe pathogen transmission across a gradient of community diversity, the model was populated with parameters describing five different scenarios differing in ecological complexity; each based around one of the pathosystems: Ixodes ricinus (generalist tick)-Borrelia burgdorferi and I. trianguliceps (small mammals specialist tick)-Babesia microti. The results suggested that community composition and interspecific dynamics affected pathogen transmission with different dilution outcomes depending on the vector degree of generalism. The model provides evidence that dilution and amplification effects are not mutually exclusive in the same community but depend on vector ecology and the epidemiological output considered (i.e., the "risk" of interest). In our scenarios, more functionally diverse communities resulted in fewer infectious rodents, supporting the dilution effect. In the pathosystem with generalist vector we identified a hump shaped relationship between diversity and infections in hosts, while for that characterized by specialist tick, this relationship was more complex and more dependent upon specific parameter values.