Без полезных микробов головастики не выдерживают жару
В условиях потепления климата выживание животных может зависеть от того, что находится в их кишечнике. К такому выводу пришли биологи из Питтсбургского университета, показав, что головастики хуже справляются с высокими температурами без помощи микробов. Результаты могут означать двойной удар для амфибий и других чувствительных животных.
«Если из-за потепления у животных нарушаются микробные сообщества — а мы знаем, что это может происходить из-за стресса, вызванного деятельностью человека — то это может снизить их шансы на выживание», — говорит ведущий автор исследования Саманта Фонтейн.
Амфибии особенно чувствительны к условиям окружающей среды, и есть основания полагать, что они уязвимы и к изменению климата. Разница в несколько градусов может быть критичной для животных, таких как лягушки и жабы, которые, в отличие от млекопитающих, не могут регулировать свою внутреннюю температуру.
Фонтейн предположила, что микробы, роль которых в здоровье признаётся всё больше, могут помогать амфибиям справляться с жарой и холодом. Она выращивала головастиков в воде с температурой от 57 до 82 градусов по Фаренгейту и разделила их на две группы: половину в воде из пруда, богатой микробами, а другую половину — в прудовой воде, обработанной высокой температурой и давлением, чтобы убить большинство микробов. Это привело к появлению головастиков с меньшим разнообразием микробов в кишечнике.
В краткосрочной перспективе головастики, выращенные без микробов, могли переносить температуру примерно на полградуса по Фаренгейту ниже, чем те, что росли в прудовой воде. При длительном воздействии высоких температур головастики с обеднённым микробиомом умирали в 5 раз чаще.
Исследование, проведённое при участии доцента Кевина Коля и Патрика Минео, опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.
«Нам определённо нужно больше естественных экспериментов, чтобы понять, как это работает в дикой природе, — говорит Фонтейн. — Но это первое исследование, показывающее связь между термоустойчивостью и микробиомом у таких животных, как амфибии».
Как ни странно, головастики с обеднённым микробиомом вырастали значительно крупнее своих собратьев с нормальной микрофлорой — в среднем в полтора раза. Однако температурные эффекты сохранялись даже после того, как команда учла размер головастиков. Учёные также исследовали несколько возможных механизмов помощи микробов.
Команда обнаружила, что у головастиков, выращенных в стерилизованной воде, был изменён метаболизм и снижена активность белков, помогающих превращать пищу в энергию. При высоких температурах они плавали ещё хуже.
«Я постоянно удивляюсь тому, на что они [микробы] могут влиять», — говорит Коль.
Тревожным аспектом этого открытия является то, что загрязнение и изменение землепользования могут навредить природным микробным сообществам, и само изменение климата также может их повредить. «Когда мы выращивали головастиков при высокой температуре, они теряли много разнообразия в микробиоме, независимо от обработки воды», — отмечает Фонтейн.
Таким образом, даже создавая новый стресс для амфибий, изменение климата может снижать их способность с ним справляться.
Исследование не только показывает важность сохранения микробных сообществ в дикой природе, но и указывает на потенциальный способ помочь видам, которых планируют реинтродуцировать в природу из неволи.
«Идея пробиотиков очень популярна в этой области: есть ли действительно важные микробы, которыми мы можем дополнять животных? — говорит Фонтейн. — Если да, то, возможно, это поможет им более устойчиво переносить изменения температуры».