《Biology》：Influence of Hypoxia, Dehydration and Salinity on Survival of Orthohalarachne Marine Mite Larvae: Limits to Dispersion
Lucía Pérez Zippilli,
José Emilio Crespo,
Juan Pablo Loureiro,
Dolores Erviti and
Marcela Karina Castelo
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本研究探讨了寄生在南美海狗（A. australis）呼吸系统的两种螨虫Orthohalarachne attenuata和O. diminuata幼虫对环境胁迫的耐受性。实验表明，两种幼虫对宿主潜水时产生的低氧（hypoxia）具有高度耐受，但脱水是限制其离宿主存活和扩散的关键因素。此外，O. attenuata幼虫对高盐（hyperosmotic）溶液高度敏感，而O. diminuata则表现出更强的耐受性。研究揭示了这些专性内寄生虫在适应宿主生活方式（如耐受宿主呼吸暂停）以及应对离宿主环境挑战（如湿度、盐度）方面的生态生理学（ecophysiology）适应性。
缺氧、脱水与盐度对海洋螨虫幼虫存活的综合影响：对寄生虫扩散的启示
1. 引言
海洋螨虫家族Halarachnidae是专性内寄生虫，寄生于鳍足类（Pinnipeds）的呼吸道。宿主潜水时，螨虫必须应对鼻腔内氧气可用性的变化。成体和若虫生活在宿主体内，而幼虫是活跃的扩散阶段，负责定殖新宿主。因此，幼虫不仅暴露在宿主体内的变化条件下，也可能在宿主因鼻腔炎症和充血而打喷嚏时被排出体外。此后，幼虫将暴露于环境条件，如变化的温度、脱水，以及如果落入潮间带，还要面对盐度变化。然而，关于这些螨虫在不同胁迫条件下（如缺氧、脱水、盐度）存活情况的信息非常有限。
Orthohalarachne attenuata和O. diminuata是已知寄生于南美洲的南美海狗（Arctocephalus australis）和南方海狮（Otaria flavescens）的两种螨虫。两者可共存于同一宿主，但其在宿主体内的最终锚定位置不同。O. attenuata的成虫和幼虫寄生于鼻甲和鼻咽黏膜，而O. diminuata的成虫则发现于肺部，幼虫存在于鼻甲黏膜。成虫几乎不动，而幼虫是扩散阶段。如果打喷嚏是一种重要的传播机制，幼虫将暴露于宿主体内外的广泛温度范围。尽管已知两种幼虫可耐受广泛的温度范围，但其对宿主潜水时氧气可用性变化的耐受性，以及脱水、盐度变化如何影响其存活仍是未知的。
本研究旨在探究O. attenuata和O. diminuata幼虫对宿主潜水（模拟低氧）的响应，以及在暴露于不同湿度、盐度条件下的存活情况。我们的假设是：幼虫应能耐受宿主频繁潜水觅食时的缺氧期；两种幼虫在湿度、盐度耐受性上存在种间差异；但两种幼虫均具有足够的耐受性以定位新宿主。
2. 材料与方法
2.1. 伦理说明
本研究无需许可证。所有实验用宿主均自然死亡于Mundo Marino基金会救援康复中心。实验中的螨虫幼虫未受伤害。实验后，幼虫被保存在盐溶液中直至死亡。
2.2. 螨虫收集
搁浅的Arctocephalus australis宿主于2025年8月在阿根廷海布宜诺斯艾利斯省海岸被发现。宿主死亡后，将其保存在3 °C冰箱中直至进行尸检以分离呼吸系统。尸检后，分离鼻甲和鼻咽组织。随后，在立体显微镜下人工收集O. attenuata和O. diminuata幼虫，置于含0.9% NaCl盐溶液的玻璃培养皿中。在培养皿底部放置布料以利于螨虫附着。每天更换盐溶液。螨虫保持在室温25 ± 1 °C，12:12光暗循环条件下直至用于实验。
2.3. 实验设计
2.3.1. 螨虫对缺氧和脱水的响应
为确定螨虫耐受低氧的能力，我们使用一个由低成本、易用的Arduino技术控制的改良真空干燥器设备，该设备包含压力传感器和真空泵，以精确控制和测量腔室压力。
首先，将幼虫暴露于100 hPa压力下10分钟，评估其在盐水溶液和模拟干燥条件下的存活情况。鉴于幼虫在此条件下存活良好，随后将它们暴露于~1 hPa空气压力下，分别持续60、300和960分钟，仅使用干燥条件。最后，我们评估了缺氧和脱水对幼虫存活的综合影响。将幼虫分别置于含空气、缺氧盐水溶液、正常盐水溶液的小瓶中。为产生缺氧介质，我们将盐水煮沸15分钟，然后将其滴入封闭小瓶中。每隔24小时评估幼虫状态，持续96小时。
2.3.2. 螨虫对盐度的响应
为研究盐度对螨虫幼虫存活的影响，测试了三种不同盐度的溶液：等渗盐溶液（0.9% NaCl，作为对照，与宿主呼吸道黏膜等渗）、自来水（低渗溶液）和盐水（高渗溶液，在蒸馏水中加入35 g/L NaCl制成）。将幼虫单独置于2 mL小瓶中，并用相应溶液浸没。将小瓶置于7 ± 1 °C环境中，每隔24小时评估幼虫存活状态，持续96小时。
2.4. 统计分析
使用广义线性模型（GLM，logit连接函数，二项分布）分析幼虫在缺氧和不同湿度条件下的存活概率。通过Cox比例风险模型评估不同介质对风险率（hazard rate）的影响。对于盐度实验，同样构建Cox模型，分析介质和物种对存活时间的影响。所有分析在R软件v4.1.2中进行。
3. 结果
3.1. 螨虫对缺氧和湿度的响应
在100 hPa下暴露10分钟的实验表明，两种物种幼虫在这些条件下表现出高水平的恢复能力，仅有一只暴露在空气中的O. attenuata幼虫未能恢复。在1 hPa压力下暴露不同时间的实验显示，暴露时间对两种幼虫的生存具有相似的负面影响。模型分析表明，幼虫每多暴露一分钟，其存活概率平均降低0.21%。
在评估幼虫暴露于不同缺氧处理中存活时间（time to death）的实验中，模型整体显著性高。数据显示，暴露在空气中的幼虫，其初始死亡风险（相比盐水溶液）较低，但随时间推移，其风险显著增加，到实验结束时，空气处理的累积风险最高。缺氧盐水溶液与正常盐水溶液之间的风险率无显著差异。缺氧控制溶液（仅在评估时打开一次小瓶）与缺氧溶液（每隔24小时打开评估）的存活比例相似，表明短暂的评估开瓶并未显著影响结果。
3.2. 螨虫对盐度的响应
盐度水平的影响在物种间存在显著差异。对于O. attenuata，暴露于高渗溶液导致最高的累积风险，其风险率显著高于等渗和低渗溶液。相反，O. diminuata在所有处理中表现出相似的风险率和累积风险水平。
4. 讨论
本研究揭示了O. attenuata和O. diminuata幼虫对模拟宿主潜水的响应，以及在暴露于不同湿度、盐度条件下的存活情况。研究发现，两种幼虫对缺氧条件具有很高的耐受性。然而，它们对脱水高度敏感。同时，O. attenuata对盐度变化（特别是高盐）比O. diminuata更敏感。
在宿主体内，幼虫附着在湿润的鼻甲黏膜上。黏膜不仅提供食物，也是幼虫摄取氧气的介质。螨虫幼虫没有发达的呼吸管（trachea），很可能通过体壁（cuticular respiration）进行呼吸。体壁呼吸依赖于湿度，氧气通过薄而可渗透的体壁扩散进入组织。如果体表干燥，扩散将停止，可能导致窒息。幼虫能在缺氧条件下长时间存活，表明其新陈代谢率可能极低，或者能够在无氧气交换的情况下存活很长时间。缺氧控制实验的结果支持了后一种观点。
作为半水生哺乳动物的寄生虫，螨虫必须在陆地和生境之间交替完成其生活史。幼虫处于扩散阶段，通常在宿主上岸的繁殖或换毛季节被排出。当它们从附着在黏膜上转移到宿主外部时，面临温度和湿度的急剧变化。幼虫必须在海滩条件下存活足够长的时间以定位新宿主。如果幼虫在白天被排到干燥的沙子上，将暴露在空气和高温下。在此条件下，它们能耐受高温，但必须在低湿度构成威胁前的几天内找到宿主。然而，当幼虫被排出时，也可能落入潮间带，接触到高盐海水。
盐水对O. attenuata幼虫是致命的，但对O. diminuata则不然。这表明两种物种对渗透压（osmolality）的耐受性不同。一种可能是，暴露于高渗溶液（如盐水）会损害氧气扩散。但缺氧溶液实验结果表明，两种物种至少可耐受96小时无氧环境。因此，O. attenuata似乎比O. diminuata对周围溶液渗透压的变化更敏感。对两种幼虫体壁结构和组成的详细研究，将有助于更好地理解体壁为其提供的功能保护。
5. 结论
本研究揭示了这些寄生于鳍足类的内寄生虫生态生理学中以往知之甚少的方面。O. attenuata和O. diminuata的幼虫都很好地适应了常规的低氧情况，例如其宿主潜水时的状态。在处理宿主觅食行为方面，它们表现出了对宿主生活方式的适应性。然而，在扩散过程中从宿主排出后，主要的环境因素对其生存构成了威胁。脱水和暴露于高盐海水是可能限制其扩散、定位和定殖新宿主的两个关键因素。
