伴隨全球化進程，外來入侵物種正在加劇蔓延，其中攜帶病原的外來入侵物種可能會威脅野生動物和人類的健康，探索外來宿主動物入侵在動物源性疾病發生中的作用機制是事關國家生物安全的重大需求和前沿科學問題。然而，影響動物源性疾病發生的因素非常復雜，在控制棲息地、本土宿主、人類活動和全球變化因子，綜合考慮不同區域的疾病研究能力和防疫能力差異的基礎上，外來動物入侵在動物源性疾病發生中的普適性作用規律一直缺少深入探討。
為此，中國科學院動物研究所劉宣研究組聯合中國疾病預防控制中心傳染病預防控制所、美國圣母大學等，通過系統梳理自14世紀以來全球201個國家或地區161種由病毒、細菌、真菌和寄生蟲等不同病原導致的10473次動物源性疾病的發生事件，在綜合考慮了氣候適宜性及其變化、野生動物棲息地改變、本土物種多樣性及其下降、人口密度等各種協同因子作用，以及在疾病-地理-宿主不同水平控制了疾病研究強度偏差、地區防疫能力偏差、疾病發生與物種入侵的時空匹配偏差、不同國家或地區疾病發生數的樣本重復效應以及變量共線性和空間自相關效應后，探討了已在全球各地廣泛建立野生種群的外來哺乳動物、鳥類、兩棲爬行動物和無脊椎動物對動物源性疾病發生的影響(圖1)。
研究發現，161種動物源性疾病普遍具有較為豐富的外來宿主動物多樣性，平均每種疾病的外來宿主動物可達13種，平均每種外來宿主動物可致疾病的數量接近6種(圖2)，這些疾病的宿主類群主要集中在哺乳動物，但同時也分布于部分鳥類、無脊椎動物和少量兩棲爬行動物。
在控制不同協變量和隨機效應后，外來宿主動物豐富度對解釋動物源性疾病的發生具有重要作用，同時，氣候變化、本土物種多樣性下降、土地利用改變等全球變化因素，以及人口密度、疾病研究能力偏差和防疫能力偏差等也影響著疾病發生率(圖3);動物源性疾病發生與大部分變量間存在著較為復雜的非線性關系，但整體來看，隨著氣候變暖、野生動物棲息地喪失、本土物種多樣性下降、人口密度的增加，動物源性疾病的發生率也在不斷上升(圖3)。由于外來物種入侵與人類活動密切相關，而人類活動與疾病發生也存在很強相關性，為了排除疾病發生與宿主動物入侵的相關性只是人類活動影響的反映，研究人員將外來動物劃分為宿主動物和非宿主動物，并將非宿主動物作為對照組進行分析，結果顯示非宿主動物與疾病發生不相關(圖3)，這表明宿主動物入侵和疾病發生之間很可能存在因果關系。
為進一步厘清哪些外來宿主動物類群對動物源性疾病發生的影響更為明顯，研究人員將疾病發生率在不同宿主動物類群水平下進行了交叉效應分析，發現以哺乳動物的偶蹄目、食肉目、嚙齒目，鳥類中的雞形目、雀形目和多個水鳥類群，以及雙翅目昆蟲為宿主的疾病受外來宿主動物入侵的影響最大(圖4)。
考慮到空間尺度的相關性分析無法排除疾病發生和外來物種入侵可能在時間尺度上的不匹配性(即疾病發生在前，而外來宿主動物入侵發生在后)，研究人員對每種疾病的發生時間和每種外來宿主動物在疾病發生地的引種時間進行了斷點回歸分析，發現兩者在歷史發生時間上也存在較高的匹配性(相差約2年)，但非宿主動物的引種時間與疾病發生時間具有較大的錯配性(相差約18年)，這進一步表明外來宿主動物入侵與全球動物源性疾病發生之間存在著密切關系(圖5)。
在控制影響動物源性疾病發生的各種重要因素的基礎上，該研究應用廣義可加模型量化了外來宿主動物入侵對不同國家或地區歷史疾病發生率的獨立貢獻，由此評估了宿主動物入侵可能導致動物源性疾病發生風險的空間分布(圖6)。
綜上所述，研究人員提供了全球首份跨時空-多類群-廣病原的綜合性研究，揭示了外來宿主動物入侵在動物源性疾病發生中的重要作用，從外來宿主動物入侵的角度為國家動物源性疾病預防策略的制定提供了新的思路。
相關研究成果于近日在線發表于《自然-通訊》(Nature Communications)。研究工作得到了國家自然科學基金、第三次新疆綜合科學考察項目、中科院青年創新促進會項目和南疆經濟與社會高質量發展研究項目的資助。
外來宿主動物入侵與動物源性疾病發生之間關系的理論研究框架
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