钩深索隐:我们如何检测野生动物疾病?
野生动物普遍受到疾病影响,而我们能发现的患病动物只是冰山一角,身边的常见动物也可能携带不为人知的疾病。如何探测神秘的野生动物疾病?从直接观察到病理学测试,甚至利用非目标物种,各种方法利弊几何?
1977年春季,在加拿大萨斯克彻温省的一个小湖边,人们发现了几具莱塞雪雁的尸体。研究人员检测发现,这些白色的大鸟死于禽霍乱。接下来几年里,每个春天都会在相同的地方发现雪雁尸体。但此后25年间,没有一位普通民众向主管机构报告死鸟。
图1. 死去的莱塞雪雁。拍摄者:加里·沃博索
这可能是因为当地居民春游一般不去湿地。不过野生动物疾病学家加里·沃博索(Gary Wobeser)还是很疑惑,因为至少有部分尸体很容易被人发现。于是他收集几具死亡不久的雪雁尸体,放在一个农田和马路环绕的小水塘边。即便如此,还是没人报告这些颜色显眼的大鸟尸体。
我们什么时候会注意到野生动物疾病呢?
当石山上的岩羊群突然消失,青海湖上漂着死去的斑头雁,……或是看到一只大食蚁兽平地摔?
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这只亚马逊大食蚁可能被蛇咬伤,蛇毒影响到了它的神经系统。拍摄者:于洋
野生动物普遍受到疾病的影响,而我们只能看到冰山一角。水面之下,从未被发现的疾病和受感染的野生动物,多到难以估算。野生动物观察者很少会留意生病的个体,甚至大型动物也是如此。那么,在什么情况下人们会发现野生动物患了病呢?
四种情形。第一,动物大规模死亡,比如尸横遍野的赛加羚羊(《死神的默舞》)。第二,大型动物出现行为异常,如感染狂犬病的流浪狗口水直流,攻击性极强。第三,出现明显的疾病症状,例如岩羊身上的疥螨。第四,患病的是被密切关注的热点动物,如疑似感染犬瘟热的雪豹。
除了上述四种情形,即便是人们熟视无睹的常见动物,也可能患上不为人知的疾病。在美国大部分地区,白尾鹿都是最常见的野生动物之一。1994年,一只被猎杀的白尾鹿第一次确诊牛结核杆菌感染,它开启了针对白尾鹿的牛结核病监测。五年后,累计发现151只受感染的个体。但直到最近才证实,密歇根和威斯康辛两地的白尾鹿种群大范围感染牛结核杆菌。
图2. 白尾鹿
因此,要监测野生动物疾病,需要主动采取针对性措施。
疾病监测方法多种多样,基本可以分为四类:(1)寻找生病或死亡的动物;(2)寻找病原体;(3)探寻病原体产生的生理影响;(4)在患病物种之外的动物中寻找病原体。
第一种方法是寻找生病或死亡的动物。这是最直观的方式,特别是大型动物所患的症状明显的疾病。不过这种方法难以实施,会严重低估疾病发生率。
通过症状判断动物是否生病,结果可能与真实情况相差甚远。因病死亡和还未出现症状的个体会被漏掉。有的疾病感染期很长,但出现症状后很快死亡,整个病程只有短时间出现症状。生病个体擅长隐藏病痛和异常,因为老弱病残会吸引捕食者。此外,很多疾病没有特征性症状,能看出动物生病了,但通过症状看不出是什么病。
田鼠的肺结核既是一例。研究人员发现180只田鼠中,有13只(7%)出现肺结核症状。尸检所有田鼠,发现还有25只田鼠有肺结核导致的病理变化,感染率达到21%。取样培养田鼠分枝杆菌,发现感染率再度上升,因为近期被感染的个体还没有出现可见的病理变化。
图3. 田鼠
寻找动物尸体呢?往往等不到被人发现,就被食腐动物清理掉了。当动物体型较小、死亡数量较少时,食腐动物可以轻松扫除所有痕迹。加里对此做过一个小实验。
他模拟了一次疾病暴发,在1公顷的空地上分5天放置250只死掉的小鸟。从第一天开始,加里每天系统搜索10%的空地,记录找到的死鸟,持续十天。结果令人震惊:只发现一只完整的小鸟;食腐动物的活动十分诡秘,加里只目击到一只死鸟被吃掉的过程。换言之,除非死鸟密度高达250只/公顷,否则人们可能根本不会注意到疾病的暴发。
图4. 正在履行食腐义务的高山兀鹫
通过寻找有疾病症状的动物和尸体来监测疾病会造成多种偏差。野牦牛一样的大型动物比起鼠兔更容易被发现,颜色鲜艳的动物比浑身保护色的动物更容易被发现。找生病动物的难易度和尸体被移除的速度也很难预测,与当地具体的环境息息相关。
第二种方法是寻找病原体。这种方法能提高野生动物种群疾病的检测率。
出现症状前,动物可能已被病原体感染,或者体内毒素过高,亦或是缺乏必需的营养物质。动物尸体和活体的样品都可用于检测病原体。例如,分析毛皮样品,检测体外寄生虫;通过羽毛样品检测重金属;通过粪便和尿液样品检测消化道寄生虫、细菌。
不过要注意,感染病原体或体内毒素较多,不等于动物生了病;病原体(例如寄生虫虫卵)的数量和毒素浓度,也不等于疾病的危重程度。如果动物刚被感染,有可能检测不出病原体。有的传染性病原体只在特定时间和生活史阶段出现在特定组织中。例如,蠕虫只会偶尔产卵,感染鸭瘟病毒的鸟类也只是偶尔排出病毒。
根据感染时间的长短,同一种病原体可能出现在不同组织中。例如,近期的铅中毒可以从肝和肾中检测出来,骨骼中的铅则表示铅中毒时间已久。如果只检测骨骼,那么近期中毒的个体可能会被漏诊。有的病原体很狡猾,目前的检测手段束手无策,例如疱疹病毒。
有时候,有的身体组织不是某种病原体的最佳检测样品。比如,溶血性曼氏杆菌是一种会引起肺炎的细菌。通过检测鼻腔分泌物,发现19只盘羊中只有4只受了感染;通过扁桃体拭子和穿刺活检,则发现有18只染了病。样品储存对病原体检验也有很大影响。研究人员做过试验:直接将溶血性曼氏杆菌的扁桃体拭子放到培养基上,19个拭子中能检测出18个;用两种交通方式转运24小时,只有0和2个拭子成功。
图5. 盘羊
第三种方法是探寻病原体产生的生理反应。其基本原理是探测抗体或细胞反应,前者统称血清检测,后者如免疫反应使细胞因子升高。毒素往往通过复杂的化学变化,影响体内特定酶或其他化学物质,因此也能通过生理反应检测动物是否暴露在毒素中。
不过,这种方法有很多不足。近期发生的感染可能还没有产生能被探测到的反应。比如,一般说来,首次暴露于病原体后的一周左右,血清中的抗体才能被检测出来。而且,暴露不等于感染。产生免疫反应意味着动物曾被或正暴露在病原体中,但动物不一定受到感染,因此不代表动物已经患病。对很多疾病来说,血清中抗体浓度高与清除感染相关。但是像疱疹病毒和结核杆菌,不管抗体浓度多高,感染始终会存在。
图6. 疱疹病毒
此外,病原体引起的免疫反应可能低到检测不出来。我们不知道野生动物对大部分疾病的生理反应能持续多久,有多长时间能检测出来。比如有蹄类的肺结核,一些个体在病情发展中有一段时期对细胞介导免疫测试没有反应。也就是说,这些个体传染性很强,但是我们无法通过医学检测分辨出来。
年幼个体可能从母体获得抗体。这意味着母亲曾被暴露于病原体中,而幼体未曾暴露。此外,一些生理反应是“无差别产生”的,不能确定究竟是哪种病原体引起了反应。不同物种对同一病原体产生的生理反应也不尽相同。可以通过通过抗体检测大部分水鸟的结核病,但在树鸭身上就行不通。对病原体的免疫反应也是由能量分配决定的。营养不足时,本该引起免疫反应的病原体,可能无法令动物产生足量的抗体或细胞因子。
图7. 白脸树鸭,树鸭的一种
第四种方法是在患病物种之外的动物中寻找这种疾病或病原体。这种方法“曲线救国”,可能会意想不到地方便。该技术通过检验捕食者和食腐动物来推测猎物的疾病情况,因为它们能比研究人员更敏锐、更大量地“取样”。
鼠疫是一种啮齿类动物疾病,但是在美国西部,常通过郊狼、狗、獾、野猫等食肉动物监测鼠疫情况。几只捕食者对于鼠疫监测的贡献,等同于上百只啮齿动物。研究人员通过检测农场里猫狗的抗体水平,掌握啮齿动物的多种疾病信息。所有啮齿类的疾病抗体都能在猫和狗身上检测出来,甚至包括之前从未发现的一种疾病抗体。
新西兰曾试图消灭刷尾负鼠种群中的牛结核,但负鼠种群发病率极低,需要大量取样才能检测出牛结核病例。于是野猪被作为了监控工具,因为它们易感、不会死于牛结核但会产生明显的感染症状、并且不会将结核病传染给人或传回给刷尾负鼠。倘若野猪身上发现牛结核抗体,那么刷尾负鼠种群中可能还隐藏着牛结核。
图8. 刷尾负鼠
青藏高原上生活着多种濒危动物,监控疾病是保护它们的重要手段,特别是在气候变化的影响下。一方面,青藏高原地广人稀,除非发生大规模野生动物死亡事件,否则很难(在高山兀鹫等食腐动物之前)发现患病动物或动物尸体。另一方面,农牧民、家畜和野生动物常常共用草场和水源,提供恰当的培训和工具,当地居民就可能快速发现野生动物的异常。
过去十年间,媒体报道过多次青藏高原野生动物疾病事件。2009年,青海共和县暴发H5N1型高致病性禽流感;三江源和可可西里发现藏原羚羊肠毒血症;兴海县发现旱獭鼠疫。2010年,曲麻莱县发现支原体引起的岩羊化脓性纤维素性肺炎。2012年8月,西藏发生藏羚羊等野生动物死亡事件,共发现死亡动物2180只,原因未知。
藏区流浪狗数量庞大,活动范围广,可能与多种野生动物互动或形成捕食关系。借鉴北美的案例,流浪狗的血清监测低成本、高效益,颇有潜力。流浪狗身上可能检测出周围野生动物身上的疾病抗体,进而判断野生动物的疾病。
图9. 玉树州流浪狗。拍摄者:亦非
那么,青藏高原上主要有哪些野生动物疾病呢?它们通过什么方式影响了哪些动物?下个月,我们将开始追踪在高原上酿成大祸的几种野生动物疾病。
参考文献:
Leighton,F.A., H. A. Artsob, M. C. Chu, and J. G. Olson. 2001. A serological survey ofrural dogs and cats on the southwestern Canadian prairie for zoonoticpathogens. Canadian Journal of Public Health 92:67-71.
Nugent, G.,J. Whiteford, and N. Young. 2002. Use of released pigs as sentinels for Mycobacterium bovis. Journal of Wildlife Disease 38:665-677.
Wobeser, G.A. 2006. Essentials of Disease in Wild Animals.Ames, IA: Blackwell Publishing.
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撰稿:
于洋,塔夫茨大学保护医学硕士,2016年8月起在青海省雪境生态宣传教育与研究中心(简称雪境,微信公号:GangriNeichog)担任流浪狗项目协调员。邮箱:yuyang@gangri.org
PlateauWild | 野生动物疾病系列:
我计划整理12篇文章,介绍野生动物疾病的基本知识,分析具体的案例,并就关键的主题展开综合讨论。既作为自我学习的总结,也期望抛砖引玉,提高对青藏高原野生动物疾病问题的关注。文章拟于每月的第四个周一推送。期待各位小伙伴的建议。
02 | 20170327 | 对野生动物来说,疾病究竟是什么?
03 | 20170427 | 收割的镰刀:疾病如何影响野生动物个体?
04 | 20170601 | 死神的默舞:疾病如何影响野生动物种群?
期待与志同道合的小伙伴一起,靠谱地谈论青藏高原的野生动物保护。