Грибковые патогены как фактор вымирания видов

[Fall63]

Известный факт, что вирусам довольно сложно устроить экстерминатус вида-хозяина, так как они напрямую от него зависят. С грибными патогенами ситуация более сложная - они часто имеют широкий диапазон хозяев, и гибель хозяина для них не является непреодолимым препятствием для репродукции.

Вопрос, могут ли данные патогены приводить к вымиранию целые виды, заинтересовал после знакомства с Cryphonectria parasitica и связанной с ней болезнью американских каштанов. Этот случай гораздо более экстремальный , чем большинство других подобных эпидемий (той же голландской болезни вязов) - если находят дикое живое дерево в радиусе десятков (а то и сотен) километров - уже счастье. Еще неизвестно , какие перспективы были бы для вида в целом , если не активная поддержка со стороны человека ( в т.ч. генной инженерией).

С другой стороны , гомойотермия - фактор , лимитирующий грибковые заболевания у птиц и млекопитающих. В том, что значительный вклад в антифунгальный иммунитет млекопитающих дает именно гомойотермия , можно убедиться на примере синдрома "белого носа" у летучих мышей.

Прежде всего интересны два вопроса.
1) Принципиальная возможность экстерминации распространенных видов (каким являлся американский каштан), со сравнительно низкими шансами вымирания , в отличие от узких эндемиков.

2) могут ли патогенные грибы в будущем выработать устойчивость к гомойотермии (такие экземпляры существуют и сейчас, но очень мало). Как например в Палеозое ушли десятки миллионов лет, прежде чем грибы научились разлагать лигнин и вызывать белую гниль у растений, но в конце концов они это смогли сделать.

Интересны комментарии Rattus и Nucleosome. Что скажете?

[ChiefPilot]

1) Полное уничтожение это почти невозможно. Всегда найдутся конкретные экземпляры вида, у которых есть некоторые индивидуальные особенности (и в том числе и генетически обусловленные - то есть передающиеся следующим поколениям) препятствующие их уничтожению. Да ещё и сильное снижение численности атакуемого патоненами вида - это тоже мощный автоматический фактор против патогенов (их передача между оставшимися экземплярами становится сильно затруднена). В итоге: сильно уменьшить численность - это да. Но полное уничтожение - как-то не верится.

2) Патогенные грибы обязательно приобретут устойчивость к гомойотермии (в том числе, как Вы пишите, и уже приобрели). Но тут вопрос не столько в самой возможности, сколько в эффективности этих приобретений. Пока есть что поедать и без этих приобретений, зачем им это? Это же как в примере с устойчивостью бактерий к антибиотикам: бактерии с такой устойчивостью "расплачиваются" за это тем, что несколько хуже конкурируют с исходными формами в обычной (без антибиотиков) среде, и в связи с этим в этой обычной среде и быстро исчезают. Так и тут: зачем грибам что-то изобретать, становиться специализированными и менее конурентно способными с исходными формами, если кругом и так полно еды? Вот если когда-нибудь в далёком будущем количество теплокровной биомассы превысит какие-то критические размеры, её станет больше, чем не теплокровной еды, то это (приобретение большинством патогенных грибов устойчивости к гомойотермии) обязательно должно произойти.

[Fall63]

1) Полное уничтожение это почти невозможно. Всегда найдутся конкретные экземпляры вида, у которых есть некоторые индивидуальные особенности (и в том числе и генетически обусловленные - то есть передающиеся следующим поколениям) препятствующие их уничтожению. Сильно уменьшить численность - это да. Но полное уничтожение - как-то не верится.

Специфика случая с американским каштаном - это сокращение численности сразу на много порядков (примерно как сокращение популяции хомосапов с нынешней до нескольких сотен - пары тысяч) , и удаленность друг от друга выживших способных к репродукции экземпляров (поросль местами есть, но она не дорастает до стадии взрослого дерева уже много десятилетий).

[ChiefPilot]

Специфика случая с американским каштаном - это сокращение численности сразу на много порядков (примерно как сокращение популяции хомосапов с нынешней до нескольких сотен - пары тысяч) , и удаленность друг от друга выживших способных к репродукции экземпляров (поросль местами есть, но она не дорастает до стадии взрослого дерева).

Ну так и у "хомосапов" были похожие эпидемии. А ещё когда-то раньше вообще вся популяция их составляла эти "несколько сотен" тысяч. И ничего же! Как-то встречались и размножались. А у деревьев свои механизмы: и относительное долгожительство, и вегетативное размножение и "банк семян" в почве. Так что, это катастрофа, конечно, но вряд ли полное уничтожение. Всё вроде бы указывает на то, что виды исчезают в основном из-за перестройки глобальных процессов в экосистемах. И такая эпидемия это не оно.

Опять же: наверное надо и шире смотреть. Ну пусть даже конкретно этот вид полностью вымрет. Но есть же род, семейство. Так ли уж важно (с точки зрения эволюции), что именно этого конретного вида не станет? Чем это так принципиально? Что его принципиально отличает от других видов этого рода, этого семейства (и так далее )? Вот не стало, например, неандертальцев и что? Именно с точки зрения эволюции - что? Род Homo продолжил эволюционировать. Даже развитие разума не погасло. И я уж не говорю про семейство Hominidae (остальные представители которого сейчас если и загибаются, то исключительно, похоже, из-за конкуренции с самым своим агрессивным представителем, который выглядит более чем успешным).

[Fall63]

Опять же: наверное надо и шире смотреть. Ну пусть даже конкретно этот вид полностью вымрет. Но есть же род, семейство. Так ли уж важно (с точки зрения эволюции), что именно этого конретного вида не станет? Чем это так принципиально? Что его принципиально отличает от других видов этого рода, этого семейства (и так далее )?

Актуально в свете глобализации - появляется полно инвазивных микроорганизмов. Так что где один вымерший вид - там и другой и третий.

[Nucleosome]

и гибель хозяина для них не является непреодолимым препятствием для репродукции.

ну всё равно не хороша: пока хозяин жив он ещё может их распространить, атак - только что успел сожрать и развеивай на ветру свои споры сколько успеешь все в одном месте.

гомойотермия - фактор , лимитирующий грибковые заболевания у птиц и млекопитающих.

ну что-то уж очень упрощённый взгляд - так-то грибков на нас полно... на коже правда обычно пониже чем внутри.

Принципиальная возможность экстерминации распространенных видов (каким являлся американский каштан), со сравнительно низкими шансами вымирания , в отличие от узких эндемиков.

думаю не много - и прежде всего в самой незаинтересованности в этом паразита - если вид так распространён и могуч как человек сейчас, то хоть хозяин не сильно специфичный, но всё равно этот вид в его баллансе будет играть очень большую роль, и потому его вымирание скажется сильно боком - он абсолютно незменим и поэтому, когда численность такого вида начнёт заметно снижаться, у паразита вместо того, чтобы просто поражать других подобных ему видов, получат приемущества те аллели, которые дают ему более низкую патогенность и таким образом в итоге установится рановесие. но в целом может случится так, что паразит будет такой ядрёный, что изведёт хозяина так быстро, что у него самого, не взирая на быструю смену поколоений и жесточайший отбор, таких аллелей не успеет отобраться и он, снизив численность сам начнёт поражть других, правда тут возникает проблема, что широкопрофильные паразиты как правило такими не будут - поскольку приспособлены к широкому профилю, а значит - ко всем по немногу, и они не одолеют не только защитные механизмы хозяина так стремтиельно, но и обычно будут проигрывать с его собственными симбионтами, которые тоже паразиты, конечно, но с ними когда-то случилось так, как описано выше и хозяива их полюбили и оценили. так что сценарий выглядит маловероятным. а про каштаны пойду уточнять, ибо не в курсе...

[Fall63]

а про каштаны пойду уточнять, ибо не в курсе...

Ну если изначальная их численность была около 4 миллиардов, то сейчас (в рамках естественного ареала) сохранилось от 100 до 1000 - 2000 плодоносящих экземпляров. Это дает просадку численности в 10⁶ раз в самом оптимистичном случае. Для сравнения - вирусный патоген, вызывающий гибель 90% популяции (в 10¹ раз) , то он уже очень вирулентный считается...

[Klapaucius]

американским каштаном

Цитата: ChiefPilot от Сегодня в 17:29:20

    1) Полное уничтожение это почти невозможно. Всегда найдутся конкретные экземпляры вида, у которых есть некоторые индивидуальные особенности (и в том числе и генетически обусловленные - то есть передающиеся следующим поколениям) препятствующие их уничтожению. Сильно уменьшить численность - это да. Но полное уничтожение - как-то не верится.


Специфика случая с американским каштаном - это сокращение численности сразу на много порядков (примерно как сокращение популяции хомосапов с нынешней до нескольких сотен - пары тысяч) , и удаленность друг от друга выживших способных к репродукции экземпляров (поросль местами есть, но она не дорастает до стадии взрослого дерева уже много десятилетий).

Почитал в википедии, что за растение. Вирус занесён в 19м веке с каштаном китайским (который тоже болеет видимо, но приспособился). американский пока не вымер, а если и вымрет - бывает. Особенно в таких случаях чаще чем обычно так бывает, как например индейцы когда к ним приплыли европейцы.

Ситуация похожа на картошку и колорадского жука. Картошку в Европу завезли давно, а жука лет на 200-300 позже - в середине 20го века. Были большие проблемы, возможно более-менее устойчивую рассаду для картошки даже по новой завозили из Америки.

[MenFrame]

Известный факт, что вирусам довольно сложно устроить экстерминатус вида-хозяина, так как они напрямую от него зависят.

Проблема только в том что, эта зависимость не как не выражается через отбор, ибо каждый вирус будет размножаться с оптимальной для своей генетической линии стратегией. Поэтому вирус который заботиться о виде всегда проиграет штамму который будет на этой заботе паразитировать. Ну вообщем не может вирус заботиться о виде, пусть и для своего блага. Поэтому вирус не чем в этом плане не отличается от грибка или бактериальной инфекции.

[mbrane]

Поэтому вирус который заботиться о виде всегда проиграет штамму который будет на этой заботе паразитировать.

Он выиграет битву но проиграет сражение. Подовляющее число вирусов из-за  очень хозяин и ткань специфичны. Поэтому вымирание популяции хозяев для них равносильно собственному..а посему в проессе длительной совместной эволюии вирусов и хозяев остаВили геном только те вирусы которые вызывают малопатологические болезни хозяев.  Вирусы со смертельным исходом для хозяев редкость. Обычно это нетяжелое заболевание типа насморка - которое то собствено никто и не диагноситует - пишут орз



Так шо состязание как у виррусов так и их хозяев идет не на уровне  индиуидуальных вирусов а на уровне устойчиво ркзмножающихся популяций

[Rattus]

Вопрос, могут ли данные патогены приводить к вымиранию целые виды

Даже не только отдельные виды:
К шестидесятым годам паразитический гриб Batrachochytrium dendrobatidis уже присутствовал на кожных покровах большинства видов амфибий в тропических районах Африки, Азии и Америки. Поначалу гриб вел себя скромно, но около 20 лет назад он начал вызывать катастрофические вспышки смертности среди тропических амфибий. В результате многие десятки и даже сотни видов земноводных навсегда исчезли с лица земли.
В настоящее время 1856 видов амфибий (примерно треть от их общего числа) официально считаются находящимися под угрозой исчезновения. Особенно тяжелая ситуация сложилась в тропических лесах Центральной и Южной Америки. Например, из 110 видов обитавших там эндемичных видов лягушек-арлекинов за последние два десятилетия полностью вымерли 73.

ну что-то уж очень упрощённый взгляд - так-то грибков на нас полно... на коже правда обычно пониже чем внутри.

Изнутри грибов нигде в норме вообще не должно высеваться (не считая разве что отдельных транзиторно попадающих клеток) Если высевается - это уже кандидоз или другой какой микоз по сути.

Могут ли патогенные грибы в будущем выработать устойчивость к гомойотермии (такие экземпляры существуют и сейчас, но очень мало)? Как например в Палеозое ушли десятки миллионов лет, прежде чем грибы научились разлагать лигнин и вызывать белую гниль у растений, но в конце концов они это смогли сделать.

Хааароший вопрос! И, как для множества прочих хороших вопросов, ответ на него найти будет непросто - если вообще удастся на сегодняшнем уровне знаний. Не будучи микологом, пока не очень понимаю, почему грибы в целом не любят температуру за ≈35°С, хотя вроде бы те же эукариоты и даже родня животным - заднежгутиковые...

[MenFrame]

Он выиграет битву но проиграет сражение.

Проблема в том, что у вируса очень маленький геном, чтобы иметь хоть какую то память о былых сражениях. К тому же он быстро размножается а значит и быстро эволюционирует, его сражения всегда локальны...

Поэтому вымирание популяции хозяев для них равносильно собственному..а посему в проессе длительной совместной эволюии вирусов и хозяев остаВили геном только те вирусы которые вызывают малопатологические болезни хозяев. 

Ну поскольку вирусов довольно много, вероятность того что вирусы постоянно умирают в том числе из-за собственных не эффективных действий явно больше нуля.

Вирусы со смертельным исходом для хозяев редкость.

Видимо потому что вирусам не выгодна смерть того на ком они паразитируют. Но если бы случилось так что бы это было бы выгодно, любой бы вирус тут же мутировал в смертельную пандемию.  Я вообще подозреваю что смертельные вирусные инфекции это скорей культурный феномен. Типа давайте всей семьей в тридцать человек поцелуем умершего дядю....

[mbrane]

Проблема в том, что у вируса очень маленький геном, чтобы иметь хоть какую то память о былых сражениях. К тому же он быстро размножается а значит и быстро эволюционирует, его сражения всегда локальны...

Это не важно- отбор идет по популяции, а не по генотипу...наиболее агресивные вырезаются смерть популяции хозяев

Видимо потому что вирусам не выгодна смерть того на ком они паразитируют. Но если бы случилось так что бы это было бы выгодно, любой бы вирус тут же мутировал в смертельную пандемию.  Я вообще подозреваю что смертельные вирусные инфекции это скорей культурный феномен. Типа давайте всей семьей в тридцать человек поцелуем умершего дядю....

нет...пандемия рождается когда плотность популяции переходит некоторый предел ... можно еще вспомнить испанку - тогда мобильность популяции возрасла

[Fall63]

Хааароший вопрос!  И, как для множества прочих хороших вопросов, ответ на него найти будет непросто - если вообще удастся на сегодняшнем уровне знаний. Не будучи микологом, пока не очень понимаю, почему грибы в целом не любят температуру за ≈35°С

Он интересен еще с той точки зрения, может ли такого рода событие привести в конечном итоге к новой эпохе господства рептилий? Как известно, теплокровность впервые понадобилась млекам в раннем мезозое, когда они были "загнаны" архозаврами в малый размерный класс, у которого энергетические потребности в терморегуляции выше. До поры до времени это однако не позволяло им занять господство в экосистемах , т.к. в мезозойском климате по-видимому инерциальная гомойотермия более крупных динозавров была выгоднее. Затем , когда наступил дубак во время чиксулубского события , возможности терморегуляции динозавров были нарушены, и патогенные грибы начали их вовсю атаковать. В этой истории непонятно какой относительный вклад внесли теплокровные млекопитающие , оказавшиеся, что называется "на коне" в одночасье - стало ли их присутствие соломинкой, переломившей спину верблюда?

Сейчас ситуация получается такова , что на стороне гомойотермного обмена веществ два преимущества - более высокая мозговая активность и иммунитет к патогенным грибам , на стороне пойкилотермного одно - экономия энергии и ресурсов. Если дополнительное преимущество гомойотермии исчезнет, то в какую сторону весы качнутся - новая эпоха рептилий или же теплокровные существа сохранят свои позиции?

[Rattus]

Динозавры уже были практически гомойотермными. Инерциальная она у крупных туш - даже у крупных млекопитающих температура и разброс её существенно больше чем у мелких. А вопрос вида: кто кого сборет - птица или зверь - заведомо бессмыслен.
И млекопитающие в любом случае сохранят свои позиции: безъядерные эритроциты и ряд прочих позже прибретённых адаптаций - вещь настолько полезная, что просто так не исчезает.

[Dem]

Птицы тоже динозавры и вполне теплокровные.