《Ecology and Evolution》：Leveraging Long-Term Ecological Research Initiatives Into the One Health Synthesis
编辑推荐：
本综述系统阐述了如何将长期生态研究（LTER）数据与生物样本资源整合，提出“一体化数据（One Data）”理念，以揭示北美大平原地区因木本植物侵占导致的啮齿动物群落更替、寄生虫媒介感染率上升及人畜共患病（zoonotic disease）风险增加的生态流行病学机制，为“一体化健康（One Health）”研究提供了创新框架。
将长期生态研究计划融入“一体化健康”综合之中
1 引言
“一体化健康”理念强调人类健康、动物健康和环境健康之间的功能联系。人畜共患病，如埃博拉、鼠疫、流感和疟疾，对人类构成持续威胁。尽管这一理念已被广泛接受，但各学科间的数据壁垒依然存在，尤其在构建生物多样性变化、生态系统扰动与人类健康之间的关联方面进展缓慢。北美大平原作为地球上最大的草原生态系统之一，正经历着剧烈的人为改造，使其成为人畜共患病新发的高风险区域。本文以该地区为案例，提出通过整合长期生态研究倡议，建立跨学科数据的关系链接，即“一体化数据”方法，以应对这一挑战。
2 大平原的环境变化与健康挑战
大平原历史上由稳定的消费者群体、火情制度和气候梯度维持的广阔草原组成。然而，过去150年间，当地土地转换、原生野生动物数量锐减以及全球人为强迫作用，已将这片草原转变为由残余栖息地、农业、城市区和林地组成的日益破碎化的镶嵌体。气候变化导致极端事件（如更严重和持久的干旱）强度增加。特别是自然火情制度的停止，显著促进了由东部林地植物向西的木本植物侵占。这种侵占导致栖息地破碎化，增加了不同物种间的接触机会，从而改变了宿主-媒介-病原体的动态关系。
3 焦点物种与群落更替
研究聚焦于三种具有高人畜共患病风险的小型哺乳动物：西部鹿鼠（Peromyscus sonoriensis，草原物种）、白足鼠（Peromyscus leucopus，林地物种）和鬃毛棉鼠（Sigmodon hispidus）。它们已知携带多种人畜共患病原体，包括病毒（如汉坦病毒、波瓦桑病毒）、细菌（如伯氏疏螺旋体Borrelia、埃立克体Ehrlichia、耶尔森菌Yersinia）和原生动物（如血吸虫Schistosoma、锥虫Trypanosoma）。
长期监测数据显示，木本植物侵占导致啮齿动物群落发生更替。在持续经历年度火烧的草原区域，西部鹿鼠占主导地位。而在火情抑制（如四年或二十年火烧周期）的区域，植被逐渐向木本化过渡，白足鼠随之成为优势种，其种群承载能力约为草原鼠类的两倍。同时，哺乳动物物种丰富度下降，高风险宿主和疾病媒介的承载能力翻倍。
4 寄生虫媒介感染与遗传多样性
对小型哺乳动物体外寄生虫（主要是跳蚤和蜱等疾病媒介）感染率的评估显示，在近期被木本植物侵占的栖息地中，啮齿动物的感染率非常高，而在残留的原生草原中则显著较低。这表明栖息地变化直接影响了疾病传播的风险。
遗传分析揭示了宿主内在特征的差异。在大平原地区，衰退的西部鹿鼠种内遗传谱系多样性较低。相反，扩张的白足鼠则表现出较高的谱系多样性，在堪萨斯州至少有六个采样点存在多个线粒体谱系的个体共存。这种较高的谱系多样性可能通过谱系特异性或谱系间的宿主-病原体动态，放大该地区的人畜共患病潜力。历史上长期分离的宿主、媒介和病原体，可能因木本植物侵占形成的镶嵌体而增加接触，导致宿主杂交、寄生虫转换宿主或病原体基因组重配等进化结果。
5 “一体化数据”框架的构建与应用
当前，推动“一体化健康”研究面临的主要障碍是生物多样性（如全球生物多样性信息设施GBIF）、环境（如环境数据倡议EDI）和人类健康（如GenBank病原体基因组数据）等领域数据库之间缺乏有效的关系链接。本文提出的“一体化数据”理念，旨在通过建立这些数字化数据流之间的互惠超链接（例如，将博物馆标本、环境数据集和病原体基因序列明确关联），实现协同推理。
长期生态研究站点（如堪萨斯州的康扎草原LTER站点）为此提供了理想平台。这些站点不仅收集了数十年的环境数据，还系统性地保存了包括全标本、组织样本、寄生虫和稳定同位素在内的生物样本资源。这些实物档案可以重新用于基因组监测、病原体检测和进化研究，弥补了传统短期、小尺度研究的不足。
6 未来方向与公共卫生意义
为了更有效地量化大平原地区的疾病风险，未来的研究需要：
- 1.
加强病原体基因组监测：利用纳米孔测序等新技术，对宿主和媒介进行多年度的病原体宏基因组监测，追踪病原体-储存库关系的变化和新变种的出现。
- 2.
扩大寄生虫多样性研究：关注宏寄生虫（如蠕虫）的多样性，其复杂的生活史可能连接不同门类的中间宿主，影响微寄生虫感染的可能性。
- 3.
整合遥感与地面数据：利用国家生态观测站网络（NEON）等平台的航空观测数据，精细追踪草原与林地栖息地的接触界面。
- 4.
推动数据科学培训：将数据整理技能（如关系数据库使用）纳入生物医学、生态学等领域的培训项目，使更多研究者能驾驭“大数据”资源。
保护大平原及其他全球草原系统的生物多样性，是减少新发病原体威胁的根本解决方案。恢复和维护原生草原，可以减少与木本植物群落相关的生物相互作用强度，重建由完整草原强化的生物多样性过滤器。对西部鹿鼠等常见物种的保护应成为当务之急，它们在原生草原群落中可能起着遏制疾病传播的关键作用。
7 结论
理解生态系统的功能是长期生态研究计划的主要目标。尽管新发疾病的影响从“一体化健康”角度来看是尖锐和紧迫的，但促使病原体、储存库和潜在宿主（包括人类）之间关系转变的环境变化过程则更为漫长，通常需要多年的数据才能解析。通过有效调动来自生态、进化和生物医学研究的数字化数据流之间的关系链接，我们可以从长期受控实验系统中获得数十年时间跨度的信息。同样，对小型哺乳动物、寄生虫、媒介和其他生物多样性组成部分的分析所产生的互惠数据，有助于识别复杂生态系统内的关键联系。本文的综述论证了：局部尺度的数据构建了管理可引起土地覆盖变化，从而增加影响病原体生态、进化及后续疾病动态的动物组分之间接触的机制案例。现在，数据架构已经存在，可以支持在当地、区域乃至全球其他系统内对这些动态进行大数据调查。但为了有效实现这一目标，需要扩展关系链接的范围，并标准化所需生物源材料的收集和保存。
