The surveillance of wildlife diseases is relevant for three main reasons. First, wildlife diseases constitute a source of human emerging infectious diseases (EIDs); second, wildlife diseases pose a potential threat to livestock; and third, they are of conservation concern. This applies especially to resource-poor areas with high biodiversity (e.g. tropical Africa and Asia). As most wildlife disease surveillance tools available are cost-, time- and resource-intensive, we investigated the feasibility of a fly-based approach for wildlife disease surveillance in resource-poor countries. Two sample pathogens were targeted: Bacillus cereus biovar anthracis (Bcbva), a spore-forming highly pathogenic bacterium causing anthrax, and adenovirus (AdV), a low-pathogenic virus that is generally shed with feces. Studies were performed at different spatial scales with different resolutions and dimensions. On a small scale, an in-depth study of Bcbva over time and space and an initial AdV screening were performed in a remote tropical rainforest (Taï National Park, Côte d’Ivoire). On a large scale, Bcbva screening was implemented at ten sites throughout sub-Saharan Africa. Both pathogens were detectable in flies using molecular methods. Based on the genetic information obtained, phylogenetic analysis revealing the pathogens’ diversity was performed. In the small-scale study, Bcbva was present in 5% of flies (detection by polymerase chain reaction (PCR)) and isolation of viable bacilli was successful. It was shown that Bcbva prevalence varies over time and space: prevalence in flies peaked from December to March and was higher within the research area. Fly meal analysis supported the overall finding that anthrax in the tropics exploits hosts that differ from those in savannah regions. Phylogenetic analysis based on whole fly genomes, as well as carcass and bone samples, showed exceptionally high genetic diversity. It was also shown that flies were more effective than carcass monitoring in detecting anthrax victims. Using flies, three different AdVs (two simian and one murine) circulating in the region were identified. However, prevalence in flies was far below prevalence reported for feces, calling into question the applicability of fly-based surveillance of AdVs. In the large-scale study, a Bcbva screening identified one potential new Bcbva site in Grebo National Forest, Liberia. Surprisingly, flies from two sites where Bcbva had been detected previously all tested negative. Most likely, differences in the fly species collected accounted for the phenomenon. In can be concluded that the feasibility of fly-based wildlife disease surveillance depends on three factors: the nature of the pathogen of interest, the ecosystem studied and the possible availability of alternative surveillance techniques. In the case of Bcbva, the use of flies was highly beneficial. For AdV, other surveillance tools such as fecal sampling might be more efficient. The extent to which this new approach is applicable to other wildlife pathogens remains to be investigated.
Wildtierkrankheiten sind aufgrund dreier Aspekte von hoher Relevanz: Erstens können Wildtierkrankheiten ein Reservoir für neu auftretende Infektionskrankheiten des Menschen sein, zweitens sind sie von potentieller Gefahr für die Gesundheit von Nutztieren und drittens bedrohen sie solche Tiere, die vom Aussterben bedroht sind. Besonders in ressourcenarmen Gegenden, deren Fauna eine hohe Biodiversität aufweist, spielen diese drei Aspekte eine übergeordnete Rolle (tropisches Afrika, Asien, Südamerika). Da die derzeit verfügbaren Überwachungsmethoden von Wildtierkrankheiten sehr zeit- und kostenintensiv sind, haben wir die Anwendbarkeit Fliegen-basierter Krankheitsüberwachung als neue Methode, vor allem für ressourcenarme Länder, näher untersucht. Dies erfolgte anhand zweier exemplarischer Erreger: Bacillus cereus biovar anthracis (Bcbva) ein sporenbildendes hochvirulent (Pathogenität ist die qualitative Eigenschaft, Virulenz die quantitative) Bakterium, das Anthrax verursacht, und Adenovirus (AdV), ein niedrigvirulentes Virus, das vor allem über den Kot ausgeschieden wird. Die durchgeführten Studien waren von unterschiedlichem Umfang hinsichtlich geographischer Ausdehnung und Probenanzahl und deckten unterschiedliche Dimensionen (Zeit und Raum) ab. Fokussiert auf den Taï National Park (TNP) in der Elfenbeinküste, einen entlegenen tropischen Regenwald, wurde eine umfangreiche Studie zu Bcbva über Zeit und Raum sowie ein erstes Screening von AdV realisiert, von größerem geographischen Maßstab ein Bcbva Screening, das zehn verschiedene Regionen in West- und Zentralafrika umfasste. Beide Erreger konnten mittels molekularer Methoden (Polymerase-Kettenreaktion (PCR)) in Fliegen detektiert werden. Basierend auf den erhaltenen genetischen Informationen wurden phylogenetische Analysen durchgeführt und somit die Diversität der Erreger ermittelt. Fünf Prozent der Fliegen in TNP waren Bcbva-positiv und die Isolierung von Bakterien aus Fliegen war möglich. Es konnte gezeigt werden, dass die Prävalenz von Bcbva in Fliegen über Zeit und Raum variiert: sie war am höchsten während der Trockenzeit von Dezember bis März und höher innerhalb des Forschungsareals. Ergebnisse von Fliegenmahlzeitanalysen unterstützen die Annahme, dass Anthrax in tropischen Regionen anders unter seinen Wirten agiert als Bacillus anthracis in Savannen. Phylogenetische Analysen basierend auf Vollgenomen, neben von Fliegen stammenden Isolaten auch solche von Kadavern und Knochen, zeigten, dass Bcbva in TNP eine, verglichen mit B. anthracis, unerwartet hohe genetische Variabilität aufweist. Zudem waren Fliegen über einen festgelegten Zeitraum erfolgreicher an Anthrax verstorbene Tiere aufzuspüren, als ein gleichzeitig implementiertes Kadavermonitoring. Auf von Fliegen erhaltene genetische Informationen basierende phylogenetische Analysen identifizierten drei verschiedene Adenoviren (zwei simiane und ein murines AdV), die in der Region zu zirkulieren scheinen. Die detektierte AdV-Prävalenz in Fliegen lag jedoch unter der für Kot beschriebenen Prävalenz, was die Anwendbarkeit von Fliegen zur Überwachung von AdV in Frage stellt. Das supranationale Screening von Bcbva in West- und Zentralafrika brachte Hinweise auf eine neue potentielle Bcbva-Region in Grebo, Liberia. Überraschenderweise konnte bei Fliegen aus zwei Regionen, von denen bekannt ist, dass Bcbva vorkommt (Dja Reserve in Kamerun und Dzanga-Sangha Natural Protected Area in der Zentralafrikanischen Republik), kein Bcbva nachgewiesen werden. Unterschiede in der Zusammensetzung der analysierten Fliegenspezies könnten eine Ursache sein. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Anwendbarkeit von Fliegen-basiertem Überwachung von Wildtierkrankheiten maßgeblich von drei Faktoren abhängt: die Eigenschaften des zu untersuchenden Erregers (vor allem die Tenazität des Erregers sowie die Art und Weise wie er übertragen wird und somit in Kontakt mit Fliegen kommen kann), das untersuchte Ökosystem (z.B. die Prävalenz des Erregers in der zu untersuchenden Wildtierpopulation und die Abundanz von Wirt und Fliegen) und vorhandene alternative Überwachungsmethoden (z.B. Für die Überwachung von Bcbva waren Fliegen von großem Wert. Für AdV hingegen erscheinen andere Überwachungsmethoden, wie das Sammeln von Kot, effektiver bei vergleichbarem Aufwand. In welchem Maß Fliegen auch zur Überwachung anderer Erreger beitragen können, muss weiter erforscht werden.
