莱姆病和其他蜱传疾病发病率上升——但为什么？

在一个温暖的春日，疾病生态学家丹尼尔·萨尔凯尔德正在旧金山以北的马林县沿海灌木丛和矮树丛山丘中远足。这是他最喜欢的采集蜱虫的地点。

当他行走时，他拖着一块绑在杆子上的白色法兰绒布，每走20米，他就会停下来，仔细检查法兰绒布，并摘掉任何附着在上面的蜱虫。蜱虫是被动的血液掠食者——它们等待着毫无戒心的小鼠、鹿或人擦过它们紧抓的草叶。幸运的是，对于追踪它们的科学家来说，它们很容易被羊毛织物迷惑。

萨尔凯尔德一边走一边清点他的收获，小心地将蜱虫放入小瓶中，以便在科罗拉多州立大学的实验室中进一步检查。他很想知道加利福尼亚州的哪些地区是蜱传疾病的高风险区或低风险区。即使他一天下来的蜱虫计数为零，“这也是一个有用的见解，”他说。

关于支持科学新闻业

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续发布关于发现和塑造我们当今世界的想法的有影响力的报道。

在北美和国际上的其他地方，像他这样拖着毯子采集蜱虫的生物学家正在揭示一个令人不安的趋势：许多蜱虫物种正在扩大其活动范围，数量激增，并携带新的病原体，如果蜱虫附着并叮咬，这些病原体可能会传播疾病给人类。

这是值得担心的理由，因为 蜱虫是多产的传播媒介——它们将比任何其他生物都更多种类的病原体从动物传播给人类。而且它们的数量正在增长。在美国，六种蜱传疾病的年病例数自2004年以来大约翻了一番，其中大部分增长由莱姆病病例主导。

疾病控制与预防中心专注于媒介传播细菌性疾病的研究生物学家丽贝卡·艾森说，从公共卫生的角度来看，了解蜱虫何时传播到新的地方非常重要。“我们希望确保人们意识到，在他们成长的社区中，可能存在他们以前没有意识到的风险，”她说。

预测这些嗜血的蛛形纲动物下一步将迁移到哪里也很重要。这比诱骗蜱虫抓住法兰绒布要困难得多。科学家们正在努力理清各种驱动因素——例如土地开发、气候变化以及从各种不同大小的生物身上吸血的可能性。所有这些都将对特定区域的蜱虫数量，以及蜱虫唾液中是否携带至少一种美国已确定的18种蜱传病原体和全球已知的27种以上病原体产生影响。

苏格兰格拉斯哥大学的生态学家露西·吉尔伯特说，梳理出所有这些因素非常复杂。“你可以对这个系统进行几十年的研究，但仍然有很多东西需要学习。”

蜱虫是病原体的传播专家

蜱虫主要分为两种：硬蜱，它们有可见的口器和背部的硬板；软蜱，它们没有硬板，口器隐藏在腹面。虽然这两种蛛形纲动物都可以携带疾病，但硬蜱（硬蜱科）是更严重的传播媒介。这个科有数百个物种，遍布世界各地，而且它们的起源非常古老，可能可以追溯到1.5亿多年前。

硬蜱可以将一系列细菌、病毒和寄生虫传播给人类，导致一系列疾病，包括听起来熟悉的和晦涩难懂的疾病：莱姆病、落基山斑疹热、科罗拉多蜱热、巴贝西虫病、土拉弗朗西斯菌病等等。少数蜱虫物种是最严重的传播者。在美国东部引起莱姆病的同一种蜱虫——黑腿蜱（Ixodes scapularis）——可以携带其他六种病原体。黑腿蜱和其他两种蜱虫——孤星蜱（Amblyomma americanum）和美洲犬蜱（Dermacentor variabilis）——是美国大多数蜱传疾病病例的罪魁祸首。

蜱虫之所以擅长传播疾病，部分原因是与其他传播媒介（如蚊子）相比，它们的寿命更长。大多数携带疾病的蜱虫寿命为两到三年，并在其四阶段生命周期（从卵到幼虫到若虫到成虫）中以多种宿主的血液为食。这使它们有足够的机会获得病原体，然后当它们叮咬某人时，可以通过唾液传播病原体。

吉尔伯特说，蜱虫可以吸食多种动物的血液，这一事实使得蜱虫疾病的生态学难以理解。她以黑腿蜱和蓖麻豆蜱（Ixodes ricinus）为例，这两种蜱虫都会传播莱姆病。“它们基本上以任何东西为食：蜥蜴、鸟类、狗、鹿，所有东西，因此在科学上很难弄清楚是什么主要因素在驱动这些疾病风险。”

然而，并非所有宿主物种都能在其血液中滋养病原体。这有助于解释某些地理模式。例如，在美国东南部，黑腿蜱喜欢以蜥蜴的血液为食。但蜥蜴是莱姆病细菌的劣质宿主——其中一种蜥蜴的血液甚至可以杀死病原体——因此爬行动物很少将其传播给蜱虫。因此，莱姆病在美国南部很少见。

但是，其他模式则更难以理解。例如，科学家们正在努力了解为什么在美国南部最常见的孤星蜱已经扩展到东北部的一些地区，甚至进入了加拿大。疾病预防控制中心称该物种“非常具有攻击性”，它可以传播至少六种疾病，包括一种感染，这种感染会使患者对红肉产生有时致命的过敏反应。

他们还想知道为什么黑腿蜱种群已经扩大，将莱姆病（最初于1970年代在康涅狄格州被描述）传播到新的区域。现在，这种蜱虫遍布东海岸和整个中西部地区，并已向北迁移到安大略省；在过去的二十年中，发现它的美国县的数量增加了一倍以上。

与此同步，主要由伯氏疏螺旋体（Borrelia burgdorferi）引起的莱姆病，自1990年代后期以来，在美国增加了两倍，每年向疾病预防控制中心正式报告约35,000例病例，尽管该机构估计实际病例数可能高出10倍以上。2017年，安大略省的莱姆病例数比2012年至2016年的五年平均水平高出三倍。

为什么蜱传疾病正在上升？有很多因素——以及相互竞争的理论。

气候变化、土地开发和蜱虫

气候变化可能正在促成几种蛛形纲蜱虫栖息地的扩大。它有可能影响蜱虫的活动范围，因为蜱虫是变温动物——它们的身体不像哺乳动物和鸟类那样保持恒定的内部温度。而且由于它们一生中的大部分时间都远离它们叮咬以获取血液的动物，因此它们对环境温度变化非常敏感。

吉尔伯特说，气温升高使它们的生命周期得以加速，有可能将三年的生命周期缩短为两年的生命周期。而温暖的冬天增加了蜱虫在曾经会杀死它们的栖息地中生存的可能性。

例如，蓖麻豆蜱（Ixodes ricinus）现在在欧洲海拔高出1300英尺以上的地方被发现，而1950年代时还没有。2019年的一项研究预测，在全球变暖的某些情况下，孤星蜱的活动范围将向北和向西移动。同样，2021年对气候建模研究的回顾发现，预计随着温度升高，黑腿蜱将进一步向北扩展，到2050年将遍及达科他州、明尼苏达州北部、加拿大和阿拉斯加。

在全球范围内，虽然某些地区可能变得对蜱虫来说过于干燥，但预计蜱虫栖息地的总面积将随着气温升高而扩大到更高的海拔和更北方的气候带。“蜱传疾病风险的增加只是快速变化的气候带来的众多健康后果之一，”斯坦福大学的传染病研究员凯瑟琳·沃尔特说。

但这不仅仅是气候变化的问题。“我们确实知道气候变化对蜱虫有影响，但相对于栖息地破碎化或破坏等其他因素，我们实际上对它的重要性知之甚少，”纽约州卡里生态系统研究所的疾病生态学家理查德·奥斯特费尔德说。

研究最多的案例是黑腿蜱和莱姆病——在这方面，研究表明土地利用变化至关重要。

尽管科学家们对细节存在争议，但东北部历史上森林砍伐、森林再生和开发的模式似乎在蜱虫的传播中发挥了关键作用。在美洲殖民时期，定居者在东北部砍伐了广阔的树木，为农场让路。他们还猎杀了白尾鹿——蜱虫的主要血液食物来源——几乎使其灭绝。随着鹿的数量下降，蜱虫的数量也随之下降。

但是，当东北部的农场在1800年代被中西部玉米带的农场废弃时，森林再次生根发芽，最终也容纳了更多的鹿。在1993年科学杂志上发表的一篇论文中（至今仍经常被引用），研究人员指出，森林再生和由此导致的鹿的数量反弹是蜱虫和莱姆病增加的罪魁祸首。作者推测，莱姆病感染可能在医学界认识到它之前的数百年就已影响该地区的人们（事实上，伯氏疏螺旋体在该地区已经存在了数千年），然后随着森林砍伐而消失，然后随着森林再生而回归。

但是，现在许多生态学家认为，东北部蜱虫和莱姆病增加背后的真实故事甚至更加复杂，森林被冤枉了。这是因为并非所有蜱虫吸食的动物都携带伯氏疏螺旋体。白足鼠和东部花栗鼠可能是莱姆病储存宿主，能够携带病原体并将其传播给蜱虫，但其他蜱虫附着的动物，如兔子和蜥蜴，并不可靠地携带伯氏疏螺旋体。鹿也不是伯氏疏螺旋体储存宿主。

因此，毫不奇怪，一些研究发现，蜱虫栖息地中物种范围越广——特别是如果其中许多物种都是劣质莱姆病储存宿主——蜱虫感染病原体的可能性就越小。拥有各种各样的潜在宿主会稀释蜱虫以感染动物为食的机会，反过来，也会稀释蜱虫叮咬传播疾病的机会。

但是，如果恢复活力的森林和鹿不是东北部莱姆病上升的主要驱动因素，那又是什么呢？奥斯特费尔德认为，真正的罪魁祸首是森林破碎化：将森林分割成孤立碎块的建设模式。

其推理如下：科学家们知道白足鼠是优秀的伯氏疏螺旋体储存宿主：它们携带细菌而不会生病，当蜱虫叮咬它们时会感染蜱虫，并且它们能很好地喂养蜱虫，帮助蜱虫数量增加。而且，当东北部的森林变得零星分散时，白足鼠会大量繁殖，因为小块森林中的啮齿动物捕食者较少。

随着小鼠数量的增加，饥饿的蜱虫以携带疾病的啮齿动物为食的几率也会增加——反过来，增加了在院子里园艺或在森林中散步的人被蜱虫叮咬感染伯氏疏螺旋体的几率。

奥斯特费尔德在他的纽约州东南部的枫树林地研究中找到了证据。从不同大小的森林地块中采集蜱虫，他的团队发现，在他们研究的最小的森林碎片（所有小于1.2公顷）中，幼年若虫阶段的蜱虫密度比大型森林地块高出三倍以上。而且，在最小的森林碎片中，若虫感染伯氏疏螺旋体的几率为70％，而在大型森林地块中，这一比例为48％。

奥斯特费尔德说，这对感染莱姆病的意义显而易见。“当你将森林碎片化，并在森林景观中放置住宅开发项目、商业街和农业用地时，情况会变得更糟。”

其他研究进一步深入了解了小型哺乳动物所起的作用，发现当啮齿动物捕食者的数量下降时，蜱传疾病就会增加。例如，在东北部和中西部，以老鼠为食的赤狐数量有所下降，而莱姆病病例有所上升。

相比之下，鹿的数量并不能可靠地预测莱姆病发生在哪里。事实上，在一些鹿群数量多年来保持不变的地方，莱姆病病例却有所攀升。

但是，当然，蜱虫和蜱传疾病没有什么是简单的。艾森说，如果另一种啮齿动物（一种劣质伯氏疏螺旋体储存宿主）在破碎的绿地中占主导地位，则可能会导致感染蜱虫的数量减少——从而降低莱姆病风险。“这实际上取决于你的宿主群落是什么样的，”她说。

吉尔伯特说，当蜱虫数量非常高时，即使感染蜱虫的比率很低，它们也会对人类构成风险。如果伯氏疏螺旋体或其他某种病原体仅存在于十分之一的蜱虫中，但只是在树林中短暂散步就让你接触到20只蜱虫，那么这就是一个危险区域。

预测和准备蜱虫的移动

尽管科学家们在阐明蜱虫及其携带疾病传播的原因方面取得了进展，但要判断它们下一步将前往哪里并不容易。加利福尼亚州是这种困难显而易见的州之一。

如果加利福尼亚人在徒步旅行后不太注意检查蜱虫，这可能是可以原谅的。但事实上，金州并非没有莱姆病。在对旧金山湾区进行的一项研究中，研究人员发现，在他们能够采集到至少10只蜱虫的任何地方都存在伯氏疏螺旋体。（西海岸的莱姆病病例是由与东部不同的蜱虫引起的：太平洋硬蜱，即西部黑腿蜱。）卫生官员尚未报告莱姆病病例正在上升，但在温室气体高排放的未来情景下，到本世纪末，该州多达三分之一的地区可能成为太平洋硬蜱的栖息地。

阿拉斯加安克雷奇大学的环境流行病学家、该研究的第一作者米卡·哈恩说，更温暖、更潮湿的冬季条件将使蜱虫更容易生存。哈恩说，即使它们的环境变得干燥，蜱虫也可以通过在原本干旱的景观中找到潮湿的斑块来存活下来。“如果天气变干燥，它们就会爬下去并挖洞，直到天气变湿润，”她说。“即使在不太适宜的地区，它们也能找到微小的微生境。”

但是，如果没有关于蜱虫喜欢在哪里出没的详细信息，就很难做出预测。考虑到这一点，包括萨尔凯尔德在内的研究人员于2016年启动了一个公民科学研究项目，志愿者报告了他们遇到蜱虫的地点，并将蜱虫送到实验室进行鉴定。根据近三年内收集的18,881只蜱虫的数据，科学家们随后确定了太平洋硬蜱的理想气候生态位。然后，他们预测了在更温暖的世界中将有多少这种栖息地。

他们的发现：到2050年，加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州的适宜蜱虫栖息地将减少。但该研究的主要作者、转化基因组学研究所的传染病研究员坦纳·波特说，这在很大程度上取决于蜱虫生命周期的复杂生态学和未来气候预测的准确性。

波特和萨尔凯尔德说，更多像这样的公民科学项目可能会让人类在蜱虫叮咬之前领先一步。事实上，当该团队最近使用该项目三年来的数据创建蜱虫和病原体流行率地图时，这些地图看起来与疾病预防控制中心的地图非常相似。

其他研究人员正在使用类似的方法来解决人类方面的问题。华盛顿州立大学的疾病生态学家玛丽亚·德尔·皮拉尔·费尔南德斯使用通过智能手机应用程序提交的数据发现，人们在自己的院子里并没有像在树林中徒步旅行时那样采取相同的保护措施。然而，虽然城市后院的蜱虫总体上可能较少，但仍然存在风险——在她对纽约州斯塔顿岛进行的一项研究中，她发现从后院采样的蜱虫中约有40％携带伯氏疏螺旋体。

萨尔凯尔德说，全国各地的普通民众可以通过提交他们遇到的蜱虫数据来帮助解决许多其他关于蜱虫的问题——然后像他这样的科学家可以外出验证这些发现，拖着他们收集蜱虫的毯子沿着小路走。

这项工作可能对许多人没有吸引力，但萨尔凯尔德在工作中找到了宁静。“我非常喜欢它，”他说。“这是在树林中或任何我们在的地方散步，为了科学和数据收集。”

本文最初发表在知识杂志上，知识杂志是年度评论的一项独立新闻事业。注册新闻通讯。