Toxoplasma gondii è un parassita con un ciclo vitale che prevede come ospite finale un felino, ma in grado di infettare qualsiasi specie a sangue caldo. Una delle caratteristiche di questo parassita, è quella di spingere gli ospiti intermedi ad avere comportamenti rischiosi, che possono portare dei benefici al parassita per arrivare all’ospite finale. Uno studio condotto nel parco di Yellowstone, dove lupi e puma convivono, ha mostrato che i lupi infettati tendono ad avere comportamenti rischiosi: le femmine tendono ad allontanarsi dal branco, mentre i maschi spesso diventano capobranco.
IN BREVE
Indice
IL CICLO VITALE DI TOXOPLASMA GONDII
Toxoplasma gondii è un protozoo parassita in grado di infettare qualsiasi specie a sangue caldo, ma che richiede un felino come ospite per riprodursi sessualmente. Le specie ospiti possono infettarsi attraverso l’ingestione di oocisti disperse nell’ambiente da parte di un ospite definitivo (trasmissione mediata dall’ambiente attraverso l’acqua o la vegetazione), l’ingestione di cisti tissutali infette in ospiti definitivi o intermedi o, se il feto sopravvive all’infezione, verticalmente per trasmissione congenita. Una volta esposto un ospite intermedio, l’infezione si diffonde dall’intestino per formare cisti nel cervello e nel tessuto muscolare, portando alla toxoplasmosi acuta. Se l’infezione acuta si verifica durante la gravidanza, può portare a complicazioni del parto, aborti spontanei e feti nati morti. In soggetti giovani o immunodepressi può causare encefalite fatale, mentre gli individui sani generalmente non presentano sintomi gravi, ma manterranno l’infezione per tutta la vita a causa della presenza di cisti.
La manipolazione dei predatori: il caso della iena
L’infezione cronica di Toxoplasma gondii, anche in individui sani, aumenta la produzione di dopamina e testosterone. Questi cambiamenti ormonali, negli animali, possono causare un aumento dell’aggressività, e l’assunzione frequente di comportamenti rischiosi, come lo spostarsi su distanze maggiori e più di frequente, o l’essere attratti, piuttosto che l’essere allertati, dai segnali odorosi di alcuni predatori felini. Ad esempio, uno studio condotto sulle iene (Crocuta crocuta) in Africa, ha mostrato che gli individui infettati non evitavano i segnali odorosi dei leoni (Panthera leo) captati con l’olfatto, ma ne erano attratti. Questo aumentava i contatti con i leoni, che spesso uccidevano le iene infette. Così facendo il parassita, Toxoplasma gondii, arrivava al suo ospite definitivo, un felino. Lo stesso accade nei topi infetti con i gatti.
IL PARCO NAZIONALE DI YELLOWSTONE COME CASO STUDIO
Nel Parco Nazionale di Yellowstone si trovano diversi predatori, due in particolare rilevanti: il lupo (Canis lupus) che può fare da ospite intermedio, e il puma (Puma concolor) che rappresenta invece l’ospite finale di Toxoplasma gondii. Gli areali delle due specie nel parco si sovrappongono sia a causa dell’eterogeneità ambientale, sia per gli spostamenti delle prede, che spesso sono le stesse. Pertanto è plausibile che possano accadere meccanismi simili a quelli osservati in Africa tra iene e leoni.
Lo studio
Lo studio ha sfruttato i dati sierologici raccolti in 26 anni dai lupi presenti nel parco. In primis sono stati testati diversi fattori che potevano influenzare il rischio di infezione: fattori come età, sesso, stato sociale, colore del mantello. Infatti l’infezione da Toxoplasma gondii aumenta con l’età, a causa dell’accumulo del rischio di esposizione nel tempo. Sesso e stato sociale sono legati ad alcuni ormoni, mentre il colore del mantello può influenzare la suscettibilità ad alcune patologie. Per determinare se l’infezione è influenzata dal livello di sovrapposizione spaziale con un ospite definitivo (cioè il puma), è stato incluso un indice di sovrapposizione per ogni lupo con le aree ad altà densità del puma. Questi fattori possono influenzare il comportamento del lupo, e lo studio ha cercato di controllarli per isolare l’effetto di Toxoplasma gondii. È stato quindi testato se lo stato sierologico, e quindi l’infezione, determini alcuni comportamenti più rischiosi.
Risultati
È emerso che la sovrapposizione del territorio del lupo con i puma era un importante predittore dell’infezione da Toxoplasma gondii, mentre i fattori demografici del lupo (ad esempio sesso o età) non erano informativi. Inoltre, l’infezione da Toxoplasma gondii aveva effetti interessanti su due comportamenti rischiosi dei lupi: i lupi infettati avevano maggiori probabilità di disperdersi e diventare capibranco rispetto ai lupi non infettati. Questi dati confermano che la toxoplasmosi può influenzare il comportamento e il processo decisionale nelle specie ospiti intermedie selvatiche. Lupi grigi e puma sono concorrenti che si sono evoluti contemporaneamente in Nord America. Si nutrono delle stesse prede, ma la competizione viene limitata da un diverso uso degli spazi e del tempo, e anche attraverso l’evitamento reciproco. I risultati dello studio indicano che la trasmissione di Toxoplasma gondii è un fattore importante nella dinamica tra carnivori simpatrici. Il forte impatto della sovrapposizione dell’areale del puma con l’infezione da Toxoplasma gondii nel lupo, indica che i lupi grigi si infettano attraverso il contatto diretto o indiretto con i puma infetti, piuttosto che tramite il consumo di specie ospiti, come gli ungulati. In effetti l’analisi di 155 alci, preda principale dei lupi, hanno mostrato che solo 5 erano probabilmente infette, un numero molto basso.
Impatto sulla riproduzione del lupo grigio
Durante la stagione invernale, gli ungulati nel parco nazionale di Yellowstone si spostano a quote più basse: poiché sia lupi grigi che puma cacciano queste prede, la loro concentrazione in alcune aree aumenta la sovrapposizione spaziale tra i predatori. Questo aumento della sovrapposizione si verifica nel periodo in cui i lupi si riproducono e allevano la prole. Se i lupi sono più esposti a Toxoplasma gondii durante questo periodo, c’è la possibilità che ci sia un impatto negativo sulla loro riproduzione. Infatti l’infezione acuta del parassita può causare problemi durante la gestazione e causare mortalità fetale. Inoltre aumenterebbe la trasmissione del parassita tra lupo e lupo, a causa della possibilità di trasmettersi sessualmente nei canidi.
LA MANIPOLAZIONE DEL LUPO GRIGIO MEDIATA DA TOXOPLASMA GONDII
I risultati dello studio mostrano che i lupi infettati da Toxoplasma gondii hanno maggiori probabilità di diventare capobranco, nel caso di individui maschi, e maggiori probabilità di disperdersi allontanandosi dal branco, nel caso di individui femmine. Entrambi questi comportamenti sono associati ad un aumento dei rischi per i lupi. La dispersione e l’allontanamento dal branco è un’azione rischiosa: i lupi che lasciano il branco soffrono infatti di tassi di mortalità più alti. Tuttavia, se un individuo riesce a sopravvivere, può trovare altrove maggiori opportunità di riprodursi, o con maggiori risorse essendo territori non occupati. Automaticamente, i lupi infetti in questo modo aumenteranno anche il raggio d’azione di Toxoplasma gondii. I lupi sieropositivi hanno il doppio delle possibilità di diventare capibranco. Questo perché l’infezione da Toxoplasma gondii aumenta i livelli di testosterone, portando ad una maggiore aggressività. L’aumento dell’aggressività e del dominio, assieme alla selezione sessuale differenziale, spiegano il legame tra toxoplasmosi e leadership. Infatti essere capibranco è il requisito fondamentale per potersi riprodurre nei lupi.
Possibili feedback
A causa della struttura di un branco di lupi, i capibranco hanno una grande influenza sugli altri compagni e sulle decisioni di gruppo. Se ad esempio un capobranco è infettato da Toxoplasma gondii, potrebbe iniziare a manifestare attrazione verso gli odori felini, come quelli del puma, e questo può influenzare tutti gli altri membri del branco. In questo modo, anche individui non infetti potrebbero infettarsi tramite incontri con i puma. I lupi, l’ospite intermedio, aiutano in questo modo Toxoplasma gondii a completare il suo ciclo vitale, ad esempio nel caso in cui il lupo viene ferito o resta ucciso dal puma. Inoltre, attraverso l’apprendimento sociale, il comportamento del capobranco viene seguito ed emulato dagli altri individui. In questo modo individui non infettati potrebbero iniziare a manifestare gli stessi comportamenti che manifestano individui infetti, cioè a ricercare situazioni pericolose, pur senza essere infettati. Questi sono tutti possibili percorsi attraverso cui Toxoplasma gondii può infettare più lupi, aumentando la sovrapposizione spaziale e le interazioni con i puma.
Il delicato equilibrio tra rischi e benefici
Esistono quasi certamente limiti evolutivi per moderare questo ciclo di feedback. L’infezione acuta durante la gestazione può portare alla morte dei feti. Questo aspetto dell’infezione acuta riduce il successo riproduttivo ed è evolutivamente svantaggioso per gli individui infetti. Inoltre, le tre principali cause di morte per i lupi nel parco nazionale di Yellowstone sono i combattimenti intraspecifici, mortalità antropica (ad esempio, cacciati dall’uomo, colpiti da veicoli) e lesioni mortali subite durante la caccia. Se i lupi infetti (o quelli che hanno imparato dai capibranco infetti) corrono rischi maggiori, è probabile che la loro sopravvivenza sarà inferiore rispetto a quelli che evitano i rischi. Questo ipotetico ciclo di feedback sul comportamento dei lupi dovuto a Toxoplasma gondii dipende dall’equilibrio tra i rischi che si traducono in un vantaggio evolutivo (ad esempio, leadership e maggiori opportunità riproduttive) e i rischi che si traducono in una morte prematura.
Fonte
- Meyer, C. J., Cassidy, K. A., Stahler, E. E., Brandell, E. E., Anton, C. B., Stahler, D. R., & Smith, D. W. (2022). Parasitic infection increases risk-taking in a social, intermediate host carnivore.
Communications Biology