Using a common commensal bacterium in endangered Takahe as a model to explore pathogen dynamics in isolated wildlife populations

Predicting and preventing outbreaks of infectious disease in endangered wildlife is problematic without an understanding of the biotic and abiotic factors that influence pathogen transmission and the genetic variation of microorganisms within and between these highly modified host communities. We used a common commensal bacterium, Campylobacter spp., in endangered Takahe (Porphyrio hochstetteri) populations to develop a model with which to study pathogen dynamics in isolated wildlife populations connected through ongoing translocations. Takahe are endemic to New Zealand, where their total population is approximately 230 individuals. Takahe were translocated from a single remnant wild population to multiple offshore and mainland reserves. Several fragmented subpopulations are maintained and connected through regular translocations. We tested 118 Takahe from 8 locations for fecal Campylobacter spp. via culture and DNA extraction and used PCR for species assignment. Factors relating to population connectivity and host life history were explored using multivariate analytical methods to determine associations between host variables and bacterial prevalence. The apparent prevalence of Campylobacter spp. in Takahe was 99%, one of the highest reported in avian populations. Variation in prevalence was evident among Campylobacter species identified. C. sp. nova 1 (90%) colonized the majority of Takahe tested. Prevalence of C. jejuni (38%) and C. coli (24%) was different between Takahe subpopulations, and this difference was associated with factors related to population management, captivity, rearing environment, and the presence of agricultural practices in the location in which birds were sampled. Modeling results of Campylobacter spp. in Takahe metapopulations suggest that anthropogenic management of endangered species within altered environments may have unforeseen effects on microbial exposure, carriage, and disease risk. Translocation of wildlife between locations could have unpredictable consequences including the spread of novel microbes between isolated populations. El Uso de una Bacteria Comensal Comun del Takahe en Peligro como un Modelo para Explorar las Dinamicas de los Patogenos en las Poblaciones de Vida Silvestre Aisladas Resumen Predecir y prevenir brotes de enfermedades infecciosas en la vida silvestre que se encuentra en peligro es problematico si no se tiene el entendimiento de los factores bioticos y abioticos que influyen en la trasmision patogena y en la variacion genetica de los microorganismos dentro y entre estas comunidades hospederas altamente modificadas. Usamos una bacteria comensal comun, Campylobacter spp., en poblaciones en peligro de Takahe (Porphyrio hochstetteri) para desarrollar un modelo con el cual estudiar las dinamicas de los patogenos en las poblaciones aisladas de vida silvestre conectadas por medio de reubicaciones continuas. Las Takahe son endemicas de Nueva Zelanda, en donde su poblacion total es de aproximadamente 230 individuos. Las Takahe se reubicaron de una unica poblacion silvestre remanente a multiples reservas continentales y del litoral. Varias sub-poblaciones fragmentadas se mantienen y se conectan mediante reubicaciones regulares. Analizamos via cultivo y extraccion de ADN las excretas de 118 Takahe de ocho localidades para saber si presentaban Campylobacter spp. fecal y utilizamos PCR para la asignacion de especies. Los factores relacionados con la conectividad de la poblacion y la historia de vida del hospedero se exploraron utilizando metodos analiticos multivariados para determinar las asociaciones entre las variables de los hospederos y la prevalencia de las bacterias. La prevalencia evidente de Campylobacter spp. en los Takahe fue de 99%, una de las mas altas reportadas en poblaciones de aves. La variacion en la prevalencia fue evidente entre las especies identificadas de Campylobacter. C. sp. nova 1 (90%) colonizo a la mayoria de los Takahe analizados. La prevalencia de C. jejuni (38%) y C. coli (24%) fue diferente entre las sub-poblaciones de Takahe, y esta diferencia se asocio con los factores relacionados al manejo de la poblacion, el cautiverio, ambientes posteriores y la presencia de practicas agricolas en la localidad en la que se muestrearon las aves. Los resultados del modelado de Campylobacter spp. en las meta-poblaciones de Takahe sugiere que el manejo antropogenico de las especies en peligro dentro de ambientes alterados puede tener efectos imprevistos sobre la exposicion y carga microbiana y sobre el riesgo de enfermedad. La reubicacion de vida silvestre entre localidades podria tener consecuencias impredecibles que incluyen a la diseminacion de nuevos microbios entre poblaciones aisladas.