Лягушки из шумных прудов вблизи автомагистралей имеют измененные стрессовые и иммунные профили по сравнению с лягушками из более тихих прудов - изменения, которые уменьшают негативное воздействие дорожного шума на земноводных. Согласно новому исследованию, когда лягушек из тихих прудов экспериментально подвергают воздействию дорожного шума, шум вызывает стресс и нарушает выработку противомикробных пептидов - важного механизма защиты от патогенов. Однако лягушки, взятые из прудов возле автомагистралей, демонстрируют ослабленную реакцию на стресс и измененный иммунный профиль, что снижает затраты на транспортный шум. Исследование появилось в сети 21 ноября 2018 года в журнале Королевского общества Proceedings B..
«В Соединенных Штатах шум уличного движения слышен почти везде», - сказала Дженнифер Теннессен, первый автор статьи, которая во время исследования была аспиранткой Университета штата Пенсильвания, а в настоящее время является научным сотрудником в Университет Западного Вашингтона. «Шум может иметь ряд негативных последствий для дикой природы, например, мешая общению и снижая способность находить пищу. Лягушки особенно уязвимы к шуму, потому что они полагаются на звук, чтобы найти себе пару и размножаться. Лесные лягушки путешествуют к прудам в весной, чтобы спариваться и откладывать яйца, но многие из этих прудов расположены вблизи шумных дорог. Мы хотели узнать, оказывает ли транспортный шум негативное физиологическое воздействие на лесных лягушек, и если да, то могут ли они адаптироваться."
Исследователи собирали яйца из прудов, расположенных менее чем в 300 футах от межштатных автомагистралей и крупных автомагистралей, а также из прудов в более изолированных местах, на расстоянии до 3 миль от основных дорог. Яйца были выращены путем метаморфоза в лаборатории, и получившиеся лягушки подвергались воздействию либо шума уличного движения, либо окружающего шума, подобного шуму в тихих прудах, в течение 8 дней, примерно столько же времени они проводили в прудах для размножения.
Исследователи обнаружили, что у лягушек из тихих прудов повысился уровень гормона стресса кортикостерона после воздействия дорожного шума в течение 8 дней, что указывает на то, что шум вызывает стресс. Воздействие шума также влияло на иммунную функцию лягушек из тихих мест, увеличивая количество лейкоцитов, называемых моноцитами, что свидетельствует об иммунной реакции на шум, и нарушая выработку важных соединений на коже, называемых антимикробными пептидами.
«У лягушек из тихих прудов воздействие дорожного шума нарушило способность вырабатывать противомикробные пептиды семейств бревининов и темпоринов», - говорит Луиза Роллинз-Смит, профессор патологии, микробиологии и иммунологии в Школе Университета Вандербильта. медицины и автор статьи.«Противомикробные пептиды являются компонентами системы иммунной защиты, которые обеспечивают важную защиту от патогенов, таких как бактерии и грибки. Пептиды семейства бревининов, в частности, сильно ингибируют грибковый патоген, вызывающий инфекционное заболевание хитридиомикоз, или хитрид, который является причиной широко распространенной смертности земноводных. по всему миру."
Исследователи также выяснили, разработали ли лягушки способы борьбы с этими негативными последствиями дорожного шума.
«Долгосрочное повышение уровня гормонов стресса может привести к негативным последствиям для иммунной системы», - сказала Трейси Лангкилд, профессор и руководитель отдела биологии в Пенсильванском университете и старший автор статьи. «Поэтому мы можем ожидать подавления реакции на стресс после длительного воздействия стресса для снижения иммунных затрат, например, измененного производства кожных пептидов, которое мы задокументировали здесь. У лягушек из шумных прудов мы видим именно это».
У лягушек из шумных прудов не было повышенного уровня кортикостерона после воздействия транспортного шума в течение 8 дней, что позволяет предположить, что лягушки из прудов в шумных районах имеют подавленную реакцию на стресс.
«Мы не уверены, есть ли у лягушек из шумных мест подавленная стрессовая реакция на шум конкретно или у них подавлена стрессовая реакция в целом», - сказал Лангкилде. «Оба преимущества позволяют избежать затрат на шум, связанных со стрессом, но ослабленная реакция на стресс в целом может иметь другие негативные последствия, например, невозможность должным образом настроить поведенческую реакцию на хищников».
В отличие от лягушек из тихих прудов, у которых увеличилось количество моноцитов при воздействии дорожного шума, у лягушек из шумных прудов на самом деле увеличилось количество моноцитов при воздействии окружающего шума, слышимого в тихих прудах. Исследователи считают, что такой иммунный ответ может возникать в незнакомых ситуациях, и подтверждают идею о том, что лягушки из шумных мест приспособились избегать физиологических издержек шума.
«В будущем мы надеемся точно определить механизм адаптации лягушек к шуму», - сказал Теннессен.«Дороги возле изучаемых нами прудов были построены между 1940-ми и 1960-ми годами, поэтому эти изменения могли произойти в течение 15-35 поколений лягушек. Люди обычно думают об адаптации и эволюции, происходящих в огромных временных масштабах, но здесь мы видим, что животные могут реагировать относительно быстро реагировать на новые угрозы, хотя последствия такой реакции до сих пор неясны».