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Synergetic effects of community-level phenology of intermediate hosts and definitive hosts on the probability of trophic transmission in a nematomorph parasite

Research Project

Project/Area Number 19H03304
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 45040:Ecology and environment-related
Research InstitutionKyoto University (2021-2022)
Kobe University (2019-2020)

Principal Investigator

Sato Takuya  京都大学, 生態学研究センター, 准教授 (30456743)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 渡辺 勝敏  京都大学, 理学研究科, 准教授 (00324955)
瀧本 岳  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90453852)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Keywordsハリガネムシ / 感染症 / 群集フェノロジー / R0 / 寄生者 / 感染動態 / 森林-河川生態系 / 増幅効果 / 希釈効果 / 宿主多様性 / フェノロジー
Outline of Research at the Start

生物群集による寄生者の制御メカニズムを解明することは、寄生者を含む生態系挙動の理解と予測性を高めるとともに、感染症の流行予測や予防を実現することに貢献する重要な研究課題である。先行研究では、宿主の種多様性が感染機会を減少させる希釈効果と増加させる増幅効果のいずれがより多くの感染系を制御しているのかについて議論がなされている。しかし、複雑な生活史を有する寄生者では、中間宿主と終宿主それぞれに多様性が存在する。本研究では、ハリガネムシ類の感染系をモデルとして、「感染動態の安定性は、希釈効果と増幅効果のいずれかでなく、両者が同時に働くことによって規定される」という仮説を理論と実証の両面から検証する。

Outline of Final Research Achievements

We study phenological transmission of a nematomorph infecting intermediate hosts of aquatic insects whose emergence transfers cysts to definitive hosts of ground-dwelling beetles that feed on aquatic insect adults. Field observations found that asynchronous emergence of cyst-carrying aquatic insects occurred, providing a long time window for potential transmission. Ground-dwelling beetles that the nematomorph could infest occurred mostly during the first half of the transmission window, indicating that many of the late transferred cysts were wasted. Model simulations showed that asynchronous emergence among aquatic insect hosts stabilized transmission although a broadened window for potential transmission could increase unsuccessful transmission. These results suggest that phenological diversity of parasite hosts can synergistically determine the efficiency and stability of transmission and shed light on the roles of apparent wastes of unsuccessful transmission.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生物多様性による感染症の制御は基礎科学のみでなく、社会福祉においても極めて重要な課題である。先行研究では、宿主の種多様性による希釈効果と増幅効果のいずれかが寄生者を制御するという前提の下で研究が進められてきた。これに対して、本研究では、中間宿主と終宿主の両方に種多様性が存在することに着目して、両者の群集レベルでのフェノロジーの一致度が感染動態にもたらす影響を体系的に理解するフレームワークを世界に先駆けて構築した。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of New Mexico(米国)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Bath(英国)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Otago(ニュージーランド)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] The relationship between vector species richness and the risk of vector-borne infectious diseases2022

    • Author(s)
      Gaku Takimoto, Harumasa Shirakawa & Takuya Sato
    • Journal Title

      Amerian Naturalist

      Volume: Online early Issue: 3 Pages: 330-344

    • DOI

      10.1086/720403

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Host phenologies and the life history of horsehair worms (Nematomorpha, Gordiida) in a mountain stream in northern Japan2020

    • Author(s)
      Nanoko Meguro, Osamu Kishida, Shunsuke Utsumi, Shigeru Niwa4, Susumu Igarashi, Chikara Kozuka, Aiko Naniwa, Takuya Sato
    • Journal Title

      Ecological Research

      Volume: 35 Issue: 3 Pages: 482-493

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12122

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 寄生者による行動操作の仕組みから生態系で働く間接効果の時空間変異を理解する2023

    • Author(s)
      佐藤拓哉
    • Organizer
      第70回 日本生態学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 北海道に生息するハリガネムシ類の感染経路における終宿主の種多様性効果の検証2021

    • Author(s)
      友渕直人(神戸大学), 内海俊介(北海道大学), 太田民久(富山大学), 岸田治(北海道大学), 舘野隆之輔(京都大学), 丹羽滋(自然環境研究センター), 長谷川功(水産研究・教育機構), 瀧本岳(東京大学), 森健介(神戸大学), 佐藤拓哉(神戸大学)
    • Organizer
      第68回日本生態学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 生物多様性-感染症リスク関係:ベクター媒介性感染症リスクへのベクター多様性の効果2021

    • Author(s)
      瀧本岳, 白川遥大(東京大学)
    • Organizer
      第68回日本生態学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生物群集による寄生者制御:ハリガネムシ感染経路 における中間・終宿主の種多様性効果.2020

    • Author(s)
      友渕 直人(神戸大学)他9名
    • Organizer
      第67 回日本生態学会、名古屋
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ベクター媒介性感染症におけるベクター多様性の効果2020

    • Author(s)
      白川 遥大、瀧本 岳、佐藤 拓哉
    • Organizer
      第67 回日本生態学会、名古屋
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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