Новая технология, разрабатываемая в Университете штата Вашингтон, может помочь спасти земноводных по всему миру от смертельного грибкового патогена.
Batrachochytrium dendrobatidis или Bd - особенно опасный тип грибка, поражающий кожу лягушек и саламандр.
За последние 30 лет крайне смертоносный патоген вызвал катастрофическое сокращение или исчезновение не менее 200 видов лягушек на шести разных континентах, а также был причастен к необъяснимому исчезновению саламандр в Центральной Америке.
Одной из основных проблем в предотвращении распространения Bd является отсутствие эффективного метода прогнозирования возможных вспышек.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Diseases of Aquatic Organisms, ученые WSU впервые продемонстрировали, что экологическая ДНК (eDNA) может обеспечить жизнеспособное решение проблемы.
Environmental DNA - это новая технология, которая обнаруживает характерные фрагменты генетического материала, которые живые существа выделяют в окружающую среду. Это позволяет ученым, занимающимся дикой природой, подтверждать присутствие большого разнообразия водных организмов, не утруждая себя их поиском.
Коллин Каморофф, бывшая аспирантка факультета природных ресурсов WSU, и ее консультант Карен Голдберг, доцент Школы окружающей среды WSU, использовали eDNA для обнаружения Bd за месяц до того, как патоген поразил популяции горных желтоногих лягушки в национальном парке Секвойя Кингз-Каньон в Калифорнии.
Их исследование показывает, что эДНК может дать ранний сигнал о том, где может произойти гибель Bd, что поможет защитникам природы принять меры для спасения земноводных, пораженных патогеном.
«Если мы сможем предсказать, когда вспышка неизбежна, мы сможем приступить к мерам управления, таким как противогрибковые ванны, которые убивают Bd», - сказал Каморофф, который сейчас работает биологом дикой природы в национальном парке Йосемити. «Популяция горных желтоногих лягушек в Сьерра-Неваде за последние годы сократилась более чем на 90 процентов. Экологическая ДНК может помочь спасти этих лягушек и другие виды земноводных по всему миру от вымирания».
Неожиданное открытие
Каморофф первоначально отправился в национальный парк Секвойя Кингз-Каньон в Калифорнии в 2015 году, чтобы определить, можно ли использовать методы эДНК для обнаружения случаев успешного удаления неместной рыбы из высокогорных восстановительных озер. Озера являются домом для двух видов горных желтоногих лягушек, находящихся под угрозой исчезновения на федеральном уровне. Через месяц после того, как она собрала образцы, горные желтоногие лягушки в трех озерах испытали массовую гибель Bd.
«Мне было любопытно, можно ли обнаружить Bd в озерах, из которых я взял образцы, хотя в то время не было никаких больных лягушек», - сказал Каморофф.«Поэтому я решил проверить образцы эДНК, которые я первоначально собрал для проекта восстановления озера, на наличие Bd».
В своей лаборатории в Пуллмане Каморофф и Голдберг обнаружили Bd в образцах эДНК из всех трех озер, где произошло вымирание, но не обнаружили патоген в образцах эДНК, взятых из других озер.
Их исследование показывает, что эДНК может быть многообещающим неинвазивным методом проверки озер и других водоемов на наличие Bd. В настоящее время единственным способом проверить наличие возбудителя является взятие мазков с кожи пораженных амфибий.
«В отличие от мазков с кожи, eDNA не требует отлова или обращения с животными, которых вы пытаетесь защитить», - сказал Голдберг. «Мы думаем, что эта технология окажется очень полезной для предотвращения распространения Bd в будущем».
Лидеры в экологической ДНК
С 2011 года Голдберг и его коллеги из WSU Александр Фремьер и Кэтрин Стриклер сыграли важную роль в превращении эДНК из доказательства концепции в практический инструмент для сохранения видов.
Сегодня Голдберг участвует во многих исследовательских проектах, связанных с эДНК, некоторые из которых связаны с обнаружением Bd. Например, недавно она получила исследовательский грант National Geographic, чтобы отправиться в Панаму, чтобы найти находящихся под угрозой исчезновения золотых лягушек и определить, как на них влияет Bd, используя eDNA. Голдберг также работает с коллегами в Соединенных Штатах, чтобы взять пробы воды из озера, чтобы определить, не приживается ли патоген, связанный с Bd, который опустошил популяции саламандр в Европе, в Северной Америке..
«Bd является первой новой болезнью, которая, как было показано, вызывает сокращение или исчезновение множества популяций амфибий, которым в противном случае не угрожает опасность», - сказал Голдберг. «eDNA может быть полезным инструментом, помогающим информировать усилия по защите выживших популяций».