At studere vampyrflagermus for at forudsige den næste pandemi

I juni førte Virginia Tech Assistant Professor Luis Escobar et hold studerende ind i Andesbjergene og lavlandet i Colombia for at forstå, hvordan vampyrflagermus kan hjælpe med at forudsige og forhindre den næste store epidemi.
Escobar er ekspert i at vurdere, hvordan sygdomme reagerer til klima- og landskabsændringer i College of Natural Resources and Environment's Department of Fish and Wildlife Conservation. Med et tilskud på $358.000 fra National Science Foundation og støtte fra Centers for Disease Control and Prevention (CDC) undersøger hans seneste projekt, hvordan vampyrflagermus, der bærer rabiesvirus, kan hjælpe videnskabsmænd med at forudsige områder, hvor overførsel af vilde dyrs virus kan forekomme i de kommende år.

Undersøgelsen dokumenterer tilbundsgående, hvordan sammenløbet af geografi, befolkningstræk og klimaændringer påvirker spredningen af ​​smitsomme sygdomme fra flagermus til andre arter og foreslår nye modeller til at forudsige, hvornår og hvor sådanne afsmitningshændelser vil forekomme. Resultaterne kan kaste lys over, hvilke miljøforhold der øger sandsynligheden for overførsel af rabies samt andre sygdomme, der overføres fra dyr til mennesker, såsom coronavirus og ebolavirus.

Colombias varierede klima og topografi – fra Andesbjergenes kolde, tørre højder ned til det varme, fugtige lavland og kystområder – tilbyder den ideelle ramme for sådan forskning.

"Klimaændringer og stigende temperaturer øger risikoen for at sprede smitsomme sygdomme," sagde Escobar. "Colombia tilbyder et fantastisk system til at se virkningerne af ekstreme temperaturer tæt på uden at skulle vente på, at klimaændringerne udfolder sig. Vi overvåger store områder og forskellige klimaer og højder for at skabe et stort billede af faktorerne bag afsmitningsgeografien. at besvare spørgsmålet:Kan vi forudsige afsmitning på tværs af rumlige områder?"

Vampyrflagermus er ideelle værter for vilde dyr til at studere sygdomsoverførsel. De er en hyppig kilde til afsmitning af patogener i Latinamerika, hvor husdyrdødsfald som følge af rabiesvirus er almindelige. Da flagermus og flagermusbårne infektioner kryber længere mod nord på grund af opvarmende temperaturer, udgør vampyrflagermusrabies en betydelig trussel mod kvæg, husdyr og andre dyr i det sydlige USA.

"Mange epidemiske patogener kommer fra flagermus, som kan inficere en bred vifte af arter fra kødædende dyr til husdyr og mennesker," sagde Escobar. "Vi har lært mange lektioner om sygdom takket være rabies, hvilket gør rabies til en fremragende model til at forstå, hvordan de igangværende klimaændringer kan udløse den næste pandemi. Hvis vi kan få en god idé om, hvordan forholdene i miljøet - landskab, temperatur, regn , urbanisering – øge eller mindske sygdomsoverførslen, så kan vi bedre forstå, hvordan patogener krydser artslinjer for at sprede sig til offentligheden og forårsage epidemier og endda pandemier som COVID-19."

Som ledende efterforsker i undersøgelsen udfører Escobar, der er tilknyttet fakultetsmedlem med Global Change Center og Center for Emerging, Zoonotic og Arthropod-borne Pathogens, al feltforskning ud over at håndtere generel projekttilsyn og -ledelse.

Hans kollega, professor Eric Hallerman fra Department of Fish and Wildlife Conservation, vil udføre en populationsgenetisk vurdering fra vampyrflagermusprøverne. Han vil også undersøge forholdet mellem forskellige vampyrflagermuspopulationer for at afgøre, om de deler gener eller har uafhængige kolonier, hvilket kan hjælpe holdet med bedre at forstå transmissionsprocesser.

Co-principal investigator Lauren Childs, lektor i matematik ved College of Science, vil sammensætte forskellige datamønstre og skabe en matematisk modelleringsramme for at rekonstruere og hjælpe med at projektere fremtidige afsmittende begivenheder.

Virginia Tech-forskerne samarbejder i indsatsen med seniorforskere fra U.S. Centers for Disease Control and Prevention, Universidad de La Salle i Colombia og embedsmænd fra de colombianske sundheds- og landbrugsministerier.

Eleverne får chancen for at udmærke sig i feltarbejde

For at indsamle de første feltdata i juni samlede og trænede Escobar et hold af Virginia Tech-studerende, herunder en kandidatstuderende og tre studerende. Holdet, sammen med studerende fra fire colombianske universiteter, besøgte fire steder med forskellige højder, temperaturer og økologiske forhold for at fange og prøve mere end 250 vampyrflagermus.

Når de arbejder om natten, hvor flagermus er mest aktive, fangede de flagermus i store rektangulære tågenet i skove og landbrugsområder. De lærte også, hvordan man går ned i huler iført biohazard-dragter, handsker og masker for at fange flagermus i løbet af dagen. Flagermusene blev lagt i poser og ført tilbage til et mobilt laboratorium, hvor Escobar og eleverne identificerede arten, målte dem, tog blodprøver, mærkede dem og fodrede dem med en sukkervandsopløsning, før de blev frigivet.

Muligheden for at tilegne sig praktisk erfaring inden for forskning og feltarbejde er en prioritet for højskolen. Studerende, der studerer i Department of Fish and Wildlife Conservation, forventes at gennemføre en oplevelsesrig læringsoplevelse før eksamen; en mulighed for at opfylde dette krav er bachelorforskning.

Kollegiet og afdelingen værdsætter også inklusion og muligheder, og Escobar opfordrede specifikt til ansøgninger fra studerende fra underrepræsenterede og undertjente baggrunde inden for sygdomsøkologi.

Dyess Harp, fra Berryville, Virginia, som dimitterede i juni med en grad i bevarelse af fisk og vilde dyr, sagde, at oplevelsen bekræftede hendes interesse i at forfølge en mastergrad inden for området.

"Muligheden for at få praktisk erfaring inden for biodiversitet, sygdomsøkologi og flagermus og være en del af sådan et multikulturelt, støttende team var en drøm, der gik i opfyldelse," sagde Harp. "For mig var dette en virkelig opmuntrende ting, fordi queer-personer, især transkønnede, historisk set ikke har været inkluderet i feltforskningsrejser af dette omfang."

Quan Dong, en senior fra Annandale, Virginia, med speciale i bevarelse af vilde dyr og biologiske videnskaber, kaldte det "livets tur."

"Dette var langt min bedste college-oplevelse til dato," sagde han. "Markarbejde er en unik oplevelse, som ikke rigtig kan gentages på anden måde. Jeg var i stand til at lære færdigheder relateret til de fysiske aspekter af feltarbejde, såsom teknikkerne til at sætte et tågenet op og gå i gang med en dag med vandreture. bjergene. Jeg var også i stand til at lære at være en effektiv forsker, give kritisk feedback og samarbejde med andre. Jeg forventer, at disse færdigheder vil forblive hos mig hele mit liv og hjælpe med at stimulere en frugtbar karriere inden for bevarelse af vilde dyr."

Dong formulerede også sit eget separate forskningsprojekt om flagermusakustik og ekkolokaliseringsaktivitet. Han optog flagermusvokaliseringer og undersøger nu de unikke og fælles sprog for vampyrflagermus på tværs af forskellige regioner.

Escobar og en ny gruppe studerende vender tilbage næste år for at indsamle flere prøver og fuldføre undersøgelsen. I mellemtiden analyserer holdet et århundredes historiske data fra Latinamerika og leder efter mønstre i klimaændringer og rabies-afsmitning, der kan være nyttige til at forudsige fremtidige transmissionshændelser.

"Studerende, der studerer dyrelivsbevaring i College of Natural Resources and Environment, har en enestående mulighed for ikke kun at få mudder på deres støvler, men også at udføre arbejde med CDC og andre sundhedsagenturer, der studerer dyrelivssygdomme," sagde Escobar. "Gennem projekter som dette udfylder vi en kritisk niche:den empiriske undersøgelse af klimaændringseffekter på sygdomsfremkomst."

"Students succes er det centrale fokus i vores afdeling, og at få forskningserfaring med at arbejde i nye miljøer og med presserende miljøspørgsmål er en fantastisk måde for studerende at udvide deres CV og sikre deres succes, når de bevæger sig ud over Virginia Tech," sagde Joel Snodgrass, afdelingsleder og professor i Institut for Fiske- og Vildtbeskyttelse. "Dr. Escobars arbejde repræsenterer netop sådan en mulighed og demonstrerer klart fordelene for vores studerende ved et mangfoldigt fakultet og studerende." + Udforsk yderligere

Det første kig på, hvordan rabies påvirker vampyrflagermusens sociale adfærd