Тыквенные жабы попали в беду. Согласно новому исследованию международной исследовательской группы, все более сильные засухи разрушают микробиомы оранжевых лягушек размером с ноготь большого пальца, потенциально делая их уязвимыми для смертельного грибкового заболевания. Это открытие предполагает, что аномальный характер осадков, который, как ожидается, ухудшится из-за изменения климата и вырубки лесов, может нарушить взаимовыгодные отношения между дикой природой и микроорганизмами, что приведет к сокращению биоразнообразия.

Исследователи под руководством докторанта штата Пенсильвания Шеннон Баттимер и профессора биологии Гильерме Беккера опубликовали свои выводы в журнале Экологические письма. Работа была размещена на обложке январского номера журнала.

Во время кампании по отбору образцов кожных бактерий тыквенных жаб для своей магистерской диссертации соавтор Диего Моура-Кампос обнаружил девять мертвых или умирающих лягушек. Позже было подтверждено, что они умерли от хитридиомикоза, грибкового заболевания, вызываемого Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), которое представляет угрозу для популяций земноводных во всем мире. Тыквенные жабы, как и многие другие амфибии, могут похвастаться естественными бактериями, ингибирующими Bd, на своей коже. Эти микробы должны защищать от грибка, так почему же эти лягушки погибли и почему все сразу?

«Очень редко можно стать свидетелем вымирания земноводных в дикой природе, не говоря уже о том, чтобы собирать образцы до и во время вспышки», — сказала Баттимер, которая работает над докторской диссертацией в Межвузовской аспирантуре Института Хака в области наук о жизни в Экология.

Баттимер объяснил, что вырубка лесов в этом регионе и в тропических лесах Амазонки привела к большей изменчивости количества осадков — увеличению продолжительности засухи и, наоборот, к более длительным периодам выпадения осадков. «Вспышка совпала с одним из самых низких осадков в этом районе за последние 60 лет, поэтому мы решили выяснить, может ли быть связь между засухой, микробиомом кожи и вымиранием людей».

Используя 237 образцов мазков с кожи, собранных в течение года, исследователи генетически секвенировали микробиомы кожи жаб и сравнили эту информацию со справочной базой данных о кожных микробах, идентифицированных как Bd-ингибиторы — бактерии, оказывающие защитное действие против хитридиевого гриба земноводных. . База данных AmphiBac, организованная Дугом Вудхэмсом, доцентом кафедры биологии Массачусетского университета в Бостоне, и 25 соавторами, содержит растущий список последовательностей ДНК микробов, ингибирующие свойства которых были проверены в отношении Bd в контролируемых лабораторных экспериментах.

Исследователи обнаружили, что микробиомы жаб, отобранные после периодов с количеством осадков выше среднего, были более богаты известными Bd-ингибиторами. Напротив, через месяц после засухи в микробиомах жаб было меньше известных бактерий, ингибирующих Bd. По словам исследователей, это открытие указывает на то, что засуха может снизить численность некоторых бактерий, ингибирующих Bd, в результате чего жабы станут уязвимыми к грибковым заболеваниям.

Исследователи также исследовали показатели разнообразия микробиома, такие как видовое богатство и состав. В целом исследователи обнаружили, что более высокий уровень видового богатства связан с меньшей тяжестью инфекции. Состав микробиома также стал более изменчивым после периодов небольшого количества осадков, что указывает на то, что микробиомы жаб, возможно, перешли в состояние, известное как дисбиоз, когда они становятся менее стабильными и менее функциональными. По мнению исследователей, эта более высокая изменчивость и потеря ключевых защитных микробов могут способствовать увеличению числа инфекций хитридиомикоза.

Хотя необходимы дальнейшие эксперименты, чтобы понять причинные механизмы, влияющие на микробиом кожи и динамику Bd, 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 масштабе всего населения», — сказал Баттимер.

Соавторами исследования являются Диего Моура-Кампос из Австралийского национального университета; Саша Э. Гринспен, Уэсли Дж. Нили, Университет Алабамы; Лукас Ферранте, Федеральный университет Амазонаса; Луис Фелипе Толедо, Государственный университет Кампинаса.