Archiv rubriky: Obecné téma

Sexuálně přenosné nemoci

Sexuálně přenosné nemoci nejsou jen záležitostí lidí, ale v mnohem větším měřítku také živočichů a dokonce také rostlin. Jak už jejich název napovídá, jde o nemoci přenášené pohlavním stykem, na rozdíl od ostatních nemocí, které se přenášejí nějakým médiem (vzduch, voda, půda) nebo jiným kontaktem než pohlavním. Sexuálně přenosné nemoci mají řadu dalších vlastností, které je odlišují od ostatních nemocí. Pokud svým hostitelům působí nějakou škodu, často snižují jejich reprodukční schopnosti (jsou sterilizující) spíše než že by zvyšovaly jejich mortalitu. Pohlavní přenos je navíc často doprovázen přenosem vertikálním (přenos infekce z matky na dítě během gravidity), což většinou není případ nemocí ostatních. Pěkný úvodní článek o ekologii a evoluci sexuálně přenosných infekcí je možné najít zde.

Speciální typ kontaktu definující přenos sexuálně přenosných nemocí, tedy pohlavní styk, určuje přenosovou rychlost, tedy počet zdravých jedinců, kteří se nakazí za jednotku času. U zvířat je dynamika pohlavních kontaktů určena dynamikou páření. Pravděpodobně u většiny zvířat je cílem páření produkce potomků, a dynamika páření tak určuje také reprodukční dynamiku. Jinými slovy, procesy reprodukce a přenosu pohlavně přenosné nemoci jsou svázány dynamikou páření, na rozdíl od ostatních nemocí, kde reprodukce a přenos nejsou korelované (ovšem až na případ vertikálního přenosu, kde reprodukce tento přenos přímo podmiňuje). Pro modelování dynamiky sexuálně přenosných nemocí je tak kritickým prvkem model dynamiky páření, který sám o sobě závisí na konkrétním pářícím systému a zahrnuje elementy jako rychlost potkávání se samců se samicemi, preferenční výběr partnera (včetně pohlavního výběru) či možnost opakovaného páření (se stejným či jiným partnerem) a s tím spojená případná časová prodleva mezi jednotlivými styky. Některé základní modely páření může zájemce najít zde nebo tady.

Další dvě vlastnosti, které byly zejména na základě matematického modelování dlouho považovány za typické pro sexuálně přenosné nemoci, jsou schopnost patogenu infikovaného hostitele plně sterilizovat (má-li patogen schopnost sterilizace svého hostitele) a adaptace patogenu tak, že se stane kryptickým (tedy na infikovaném hostiteli se infekce navenek nijak neprojeví). Protože ne vždy se tyto predikované vlastnosti shodují se skutečnými pozorováními, hledáme pomocí matematických modelů mechanismy, které vedou k evoluci neúplné virulence a krypticity.

Evoluční teorie her

Matematickým vyjádřením Darwinovy teorie evoluce je evoluční teorie her. Evoluční teorie her umožnila vysvětlit například evoluci agresivity (hra jestřáb-hrdlička) či evoluci kooperace (hra vězňovo dilema), za předpokladu přirozeného výběru na úrovni jedince. Tyto a řada dalších modelů jsou formulovány jako maticové hry dvou hráčů se dvěmi strategiemi. Řešení takových her hledáme ve tvaru tzv. evolučně stabilních strategií, které jsou odolné vůči invazím mutantních jedinců (tj. jedinců, kteří hrají jinou strategii, v biologii realizovanou jiným fenotypem).

Allee efekt

Allee efekt (česky též Alleeho jev), nese jméno amerického behaviorálního ekologa Wardera C. Alleeho. Tento jev nastává, pokud (průměrná) zdatnost jedince v populaci roste s velikostí či hustotou této populace. Jedná se tedy o jev na úrovni celé populace, nikoli na úrovni jedince. Jedná se tedy o pozitivní hustotní závislost. Mechanismů, které vedou k Allee efektu je celá řada. Větší šance si ve větších populacích nalézt partnera, vyhnout se predaci, společně se bránit či hledat potravu, nebo si přetvořit prostředí, a tím zvýšit svou zdatnost, patří k těm nejznámějším. Allee efekt může být způsoben i člověkem, je-li populace intenzivněji lovena při nižších početnostech či hustotách. Může být také důsledkem genetických mechanismů jako je drift či snížení zdatnosti příbuzenským křížením. Řada mechanismů může působit i současně: přehled uvedených i dalších mechanismů a jejich interakcí je možné najít v tomto článku.

Ve vědecké literatuře se můžeme setkat také s výrazy positive density dependence, inverse density dependence, undercrowding či depensation. Všechny tyto pojmy odrážejí fakt, že Allee efekt je vlastně opakem vnitrodruhové konkurence svázané s pojmy (negative) density dependence, overcrowding či compensation. Klasický pohled ekologů první poloviny 20. století na populační růst totiž tvrdil, že díky vnitrodruhové konkurenci je populační růst přepočtený na jednoho jedince nejvyšší při nízkých populačních hustotách a s rostoucí hustotou populace klesá. Warder Clyde Allee však mimo jiné ukázal, že populace karasů zlatých roste rychleji, je-li v akváriu přítomno více jedinců. Allee efekt tak vlastně zosobňuje myšlenku, že přítomnost dalších jedinců stejného druhu může zdatnost každého jedince naopak zvýšit a že populační růst přepočtený na jednoho jedince nemusí být při nízkých populačních hustotách zdaleka nejvyšší. Ve skutečnosti může být růstová rychlost populace při nízkých populačních hustotách dokonce záporná. Taková situace pak indikuje přítomnost určité kritické hodnoty populační hustoty či velikosti, nutné pro existenci životaschopné populace. Krátký, avšak výstižný výklad pojmu Allee efekt je možné nalézt například zde.

Allee efekt má dalekosáhlé důsledky v aplikované ekologii. Už jsme se zmínili o možnosti vzniku Allee efektu díky neuváženému lovu. Vzniká-li díky jakémukoliv Allee efektu kritická hodnota populační hustoty či velikosti, nutná pro existenci životaschopné populace, pak je v případě lovu, ale i ochrany ohrožených populací nezbytně nutné udržovat velikost populace nad takovou hodnotou. V případě otázky kontroly škůdců či invazních druhů však můžeme tuto myšlenku obrátit. Podaří-li se nám totiž snížit jejich hustotu pod případnou kritickou hodnotu, populace škůdců či invazních druhů s velkou pravděpodobností vyhyne, aniž bychom museli zahubit jejího posledního jedince. Více o této problematice je možné nalézt například v tomto článku. Jedním z praktických příkladů, jak také můžeme Allee efekt v populaci vytvořit, je vypouštění sterilních samců. Samice pak „plýtvají“ své reprodukční příležitosti na neplodných samcích, velikost populace klesá a po dosažení kritické populační hustoty populace směřuje k vymření. Matematické základy této metody jsou popsány například zde.