От потери среды обитания до изменения климата земноводные во всем мире сталкиваются с огромными угрозами для своего выживания. Одной из новых и зловещих угроз является хитридовый грибок, загадочный патоген, который убивает земноводных, нарушая хрупкий баланс влаги, поддерживаемый их кожей, и уничтожает популяции лягушек по всему миру.
«Амфибии уже являются одной из самых уязвимых групп на планете, и это грибковое заболевание еще больше угрожает их биоразнообразию», - сказала Эрика Бри Розенблюм, доцент кафедры экологических наук, политики и управления Калифорнийского университета., Беркли.
С помощью расширенного генетического тестирования и сотен мазков кожи лягушки Розенблюм вместе с аспиранткой Калифорнийского университета в Беркли Эллисон Бирн и международной командой сотрудников создали наиболее полную на сегодняшний день карту того, когда и где различаются генетические варианты грибка, аналогичные различным штаммам вирусов, таких как грипп, заразили популяции лягушек по всему миру.
Некоторые из этих генетических вариантов более смертоносны, чем другие, поэтому знание их текущего географического распространения является ключом к предотвращению распространения болезни в будущем, говорят исследователи. Расследование также выявило совершенно новую генетическую линию грибка, которая, по-видимому, возникла в Азии и может быть самым старым из обнаруженных вариантов.
«Невидимый аспект глобализации заключается в том, что когда мы перемещаем растения и животных, мы переносим их болезни, и это может иметь действительно разрушительные последствия», - сказал Розенблюм. «Если мы знаем, где и какие родословные находятся, мы можем лучше предсказать результаты сохранения, потому что некоторые из этих родословных действительно смертоносны, а другие менее опасны».
Исследование опубликовано в Интернете 23 сентября в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Отслеживание эмерджентного патогена
"Читрид" - это название не одного, а около 1000 различных видов грибов, большинство из которых являются безвредными детритофагами, проводящими свою жизнь, пережевывая мертвые и гниющие органические вещества. Разновидность, убивающая лягушек, которая носит дурацкое название Batrachochytrium dendrobatidis, не была обнаружена до конца 1990-х годов, когда ученые отчаянно искали источник тревожной гибели лягушек, которая появлялась во всем мире с 1970-х годов.
Хотя у исследователей теперь есть виновник, многое остается неизвестным об этой загадочной болезни: некоторые виды лягушек, такие как американская лягушка-бык, не поражаются грибком, в то время как для других воздействие грибка означает почти верную смерть.
Ученым также неясно происхождение видов хитридов, убивающих лягушек. Возможно, он скрывался в каком-то уголке планеты в течение тысяч лет и привлек внимание всего мира только тогда, когда глобальная торговля лягушками для их мяса и для лабораторных экспериментов подвергла воздействию патогена новые популяции. С другой стороны, вполне возможно, что недавняя генетическая мутация гриба внезапно сделала его более вирулентным, сказал Розенблюм.
Не все виды земноводных одинаково восприимчивы, не все штаммы грибка одинаково смертельны, и есть много открытых вопросов об этом заболевании. Переносят ли его люди? Различные штаммы собираются вместе, смешиваются и становится еще более смертоносным?» - сказал Розенблюм.«Это похоже на тайну убийства, которую мы пытаемся разгадать».
Чтобы найти ответы, исследователи часто обращаются к генетическому тестированию, чтобы «заглянуть под капот» болезни, используя сигнатуры ДНК, чтобы наметить различные варианты патогена и проследить их до источника. Но полное секвенирование генома хитридиевого гриба, как известно, сложно, для этого требуются большие образцы гриба, которые необходимо выращивать и культивировать в лаборатории, а иногда это требует умерщвления зараженной лягушки.
В текущем исследовании Бирн позаимствовал технологии из медицинских исследований, чтобы создать новый генетический тест, который может определить, какой вариант грибка есть у лягушки, используя только мазок кожи. Вместо того, чтобы секвенировать весь геном, тест рассматривает только ключевые фрагменты ДНК, которые помогают отличить один вариант от другого. Поскольку он основан только на небольших фрагментах, в целом требуется гораздо меньше ДНК.
«Люди использовали ватные тампоны, чтобы просто проверить, присутствует ли патоген или нет, но теперь мы можем использовать те же самые тампоны, чтобы выяснить генетические детали грибка», - сказал Розенблюм.«Буквально сотни тысяч таких мазков лежат в морозильных камерах людей по всему миру. Теперь, по этим мазкам с кожи, мы можем выяснить не только, что эта лягушка заражена, но и конкретно, какую родословную болезни она переносит. той же линии, которая заражает лягушку, живущую по соседству, или в другой стране, или по всему миру?"
Карта гриба сквозь пространство и время
Розенблюм и Бирн объединились с коллегами по всему миру для анализа 222 образцов грибов, собранных в 24 разных странах. Эти образцы включали мазки кожи, собранные в полевых условиях, а также образцы, взятые из сохранившихся музейных экземпляров лягушек, самый старый из которых датируется 1984 годом.
«Я думаю, что больше всего наших сотрудников волнует возвращение в прошлое с этими музейными образцами», - сказал Бирн. «Вы можете взять амфибию в банке, собранную сто лет назад, взять ее мазок и теперь начать реально строить картину того, как распространялись эти родословные."
Анализ выявил распространение четырех известных линий по всему миру и обнаружил совершенно новую линию, которая, по-видимому, возникла в Азии. Это также показало, как во многих местах разные линии патогена живут бок о бок. Это пугающая перспектива, так как недавние лабораторные исследования показали, что, как и многие человеческие вирусы, разные линии патогена могут смешиваться и становиться более смертоносными.
Политика, ограничивающая перевозку лягушек и других животных через международные границы, может помочь предотвратить распространение болезни, говорят исследователи. Например, ограничения на импорт саламандр из Европы до сих пор не позволяли родственным видам гриба Batrachochytrium salamandrivorans въезжать в Соединенные Штаты.
«Мы видим, что политические меры могут замедлить или предотвратить распространение этих заболеваний», - сказал Бирн. «Я думаю, что может быть немного самоуспокоенности в связи с тем, что этот хитрид практически везде. Но теперь мы знаем, что они не все одинаковы, риски зависят от того, какая там линия, и тогда, когда вы получите это смешение линий, вы можете иметь много непредвиденных последствий».