Засуха может провоцировать смертельную болезнь амфибий, выяснили исследователи

Маленькие оранжевые лягушки-брахицефалы (pumpkin toadlets) находятся в опасности. Прогрессирующие сильные засухи нарушают микробиомы этих лягушек размером с ноготь, потенциально делая их уязвимыми для смертельной грибковой болезни, согласно новому исследованию международной группы. Результат предполагает, что аномальные режимы осадков, которые, как ожидается, усугубятся из-за изменения климата и вырубки лесов, могут нарушить взаимовыгодные отношения между дикой природой и микроорганизмами, приводя к снижению биоразнообразия.

Исследователи под руководством докторанта Penn State Шэннон Баттимер и профессора биологии Гильерме Беккера опубликовали свои выводы в Ecology Letters. Работа была представлена на обложке январского номера журнала.

Во время кампании по отбору проб кожных бактерий у лягушек для своей магистерской диссертации соавтор Диего Моура-Кампос обнаружил девять мертвых или умирающих особей. Позже было подтверждено, что они погибли от хитридиомикоза — грибкового заболевания, вызываемого Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), которое угрожает популяциям амфибий по всему миру. У этих лягушек, как и у многих других амфибий, на коже есть естественные бактерии, подавляющие Bd. Эти микробы должны помогать защищаться от грибка, так почему же эти лягушки погибли, и почему все сразу?

«Крайне редко можно наблюдать массовую гибель амфибий в дикой природе, не говоря уже о том, чтобы собрать образцы до и во время вспышки», — сказала Баттимер.

Баттимер объяснила, что вырубка лесов в этом регионе и в тропических лесах Амазонии привела к большей изменчивости осадков — увеличению продолжительности засух и, наоборот, более сильным периодам дождей. «Вспышка совпала с одними из самых низких показателей осадков в этом районе за последние 60 лет, поэтому мы решили исследовать, может ли существовать связь между засухой, кожным микробиомом и гибелью».

Используя 237 образцов мазков с кожи, собранных в течение года, исследователи провели генетическое секвенирование кожных микробиомов лягушек и сравнили эту информацию с референсной базой данных кожных микробов, идентифицированных как ингибиторы Bd — бактерии, оказывающие защитное действие против хитридиевого грибка. База данных AmphiBac, организованная доцентом биологии Университета Массачусетса в Бостоне Дагом Вудхэмсом и 25 соавторами, содержит растущий список последовательностей ДНК микробов, ингибирующие свойства которых были проверены против Bd в контролируемых лабораторных экспериментах.

Исследователи обнаружили, что микробиомы лягушек, отобранные после периодов осадков выше среднего, были более обильны известными ингибиторами Bd. Напротив, через месяц после засухи в микробиомах лягушек было меньше известных Bd-ингибирующих бактерий. По словам исследователей, этот вывод указывает на то, что засуха может снижать численность некоторых Bd-ингибирующих бактерий, оставляя лягушек уязвимыми для грибкового заболевания.

Исследователи также изучили показатели разнообразия микробиома, такие как видовое богатство и состав. В целом было обнаружено, что более высокие уровни видового богатства были связаны с меньшей тяжестью инфекции. Состав микробиома также стал более изменчивым после периодов низкого количества осадков, что указывает на возможный переход микробиомов лягушек в состояние, известное как дисбиоз, когда они становятся менее стабильными и менее функциональными. По мнению исследователей, эта повышенная изменчивость и потеря ключевых защитных микробов могут способствовать увеличению инфекций хитридиомикоза.

Хотя для понимания причинных механизмов, влияющих на кожный микробиом и динамику Bd, необходимы дальнейшие эксперименты, исследователи заявили, что это исследование подчеркивает важность учета здоровья микробиома при оценке популяций, которым угрожают изменение климата, потеря среды обитания и болезни.

«Я надеюсь, что наши результаты побудят людей задуматься о том, как вырубка лесов и изменение климата разрушают невидимые симбиозы и приводят к последствиям в масштабах популяции», — сказала Баттимер.