疟原虫是适应环境的大师。为了完成它的生命周期，寄生虫必须从蚊子传播给人类，然后再传播给蚊子。经过数百万年的进化，它已经完美地适应了这两个宿主。但是，尽管我们对疟疾周期的了解已有100多年，但许多问题仍未得到解答。
其中一个问题涉及疟疾寄生虫在蚊子体内发育所需的时间。目前估计疟疾寄生虫平均可在12天后传播。然而，蚊子在自然界的平均寿命预计为两周。
因此，它们发育所需的12天似乎是违反直觉的:人们会期望寄生虫尽快传播给人类，因为寄生虫在蚊子体内停留的每一天都增加了蚊子在寄生虫通过叮咬传播之前死亡的机会。那么，是什么优势证明了不被传播的风险呢?
柏林马克斯普朗克感染生物学研究所Levashina实验室的研究人员现在发现了这一优势，并为更好地理解蚊子体内寄生虫的进化奠定了基础。他们表明，如果寄生虫在蚊子身上停留的时间更长，就会从蚊子提供的丰富营养中受益，最终导致更成功的传播。因此，寄生虫传播给人类的时间是“适应感染”和“准时离开”之间的进化权衡。
这篇论文发表在《自然通讯》杂志上。
这些结果是基于实验室实验结果，通过数学模型得到的。该研究的第一作者Paola Carrillo-Bustamante解释说:“在实验室中跟踪疟疾寄生虫的进化实际上是不可能的。”“为了研究进化压力，人们需要遵循数百个传播周期:蚊子-哺乳动物-蚊子。这对人类疟疾寄生虫来说是不可能的。”
数学模型在数学公式中捕捉真实的过程，使研究人员能够做出预测，并分析和理解这些过程在不同条件下的行为。已经有一些疟疾传播的模型基本上描述了蚊子的生活。然而，它们通常只包括幼虫发育、叮咬行为、繁殖和蚊子年龄等变量。这些模型预测了疟疾寄生虫将进化出一个较短的发展期这一直觉预期，而如上所述，这在现实中并非如此。
模型不完全符合现实这一事实本身并不是一个问题，因为它们始终只是现实的近似值。但是，如果模型不能正确地表示关键机制，则需要对其进行补充。研究人员的任务是找到缺失的变量，使传播模型能够正确描述寄生虫的发育时间。之前对蚊子代谢的研究为这个缺失的变量提供了线索。
为了产卵，雌蚊子需要哺乳动物血液中的营养物质，这就是它们叮咬人类的原因。在吸血过程中，疟疾寄生虫进入蚊子的肠道，并利用相同的营养物质进行自身发育。然而，蚊子在其一生中经常叮咬不止一次。
Carrillo-Bustamante说:“我们的模型预测，寄生虫每吃一次血都会变得更强壮，所以它会从多次叮咬中受益。”“有了这些关键信息，我们修改了传输模型。多次叮咬需要时间——这可能是寄生虫在蚊子体内等待很长时间以从尽可能多的血液中获益的原因。”
研究人员添加了新的变量“新陈代谢”，然后用更新的传播模型进行了进化实验。他们让虚拟寄生虫有机会随机改变它们在蚊子体内的发育时间，即变异。然后他们让这个模型运行了5000天——足够的时间让自然选择找到一个最佳的发展时间。
无论起始时间是长还是短，种群中总是选择发育时间为12天的寄生虫。这种进化最优在现实中也可以观察到。对于Carrillo-Bustamante，结果表明现有模型需要补充。“以前的模型通常将蚊子视为将疟原虫传播给人类的注射器。我们的研究表明，在传播模型中必须考虑蚊子-寄生虫的相互作用。”
疟疾仍然是一个移动的目标。我们需要了解这一疾病的所有方面，以便制定有效的对策，因为每年仍有2.5亿人感染疟疾。准确的疾病传播模型是了解疾病和正确预测未来流行病的重要一步。这在环境条件不断变化的时代尤为重要，因为气候变化将疟疾带到世界上新的地区。
