«Эти лягушки-сверчки Бланшара почти вымерли в своем северном ареале, поэтому мы почти криминально пытаемся понять, что произошло», — сказал Майк Бенард, профессор биологии из Case Western Reserve. «Это исследование предполагает, что изменения, которые мы вносим в окружающую среду, могут сделать животных более восприимчивыми к болезням и, следовательно, могут привести к сокращению популяции».Ученые обнаружили, что характеристики среды обитания объясняют различия в характеристиках иммунной защиты лягушек между популяциями.
Они обнаружили, что микробиомы кожи — симбиотические бактериальные и грибковые сообщества на коже лягушек с нарушенных участков, таких как жилые и сельскохозяйственные угодья, — отличались от микробиомов кожи лягушек из более естественных местообитаний. Они также обнаружили, что естественная секреция пептидов — белки, которые лягушки выделяют из своей кожи, которые защищают от патогенов, — различалась между лягушками из разных сред.Оба изменения потенциально изменяют возможности иммунной защиты амфибии.Эти и другие результаты опубликованы в журнале Biological Conservation.
Исследования все чаще показывают, что микробиомы в кишечнике и на коже, а также антимикробные пептиды, выделяемые людьми и другими животными, играют важную роль в борьбе с инфекциями и болезнями.«Мы наблюдаем значительный спад среди земноводных, связанный с болезнями, не говоря уже о других группах животных, таких как летучие мыши, страдающие синдромом белого носа, и пчелы, страдающие расстройством коллапса колонии», — сказала Кэтрин Крынак, докторант в Case Отделение биологии Западного заповедника и руководитель исследования. «Это исследование показывает, что землепользование — сельское хозяйство или обработка газонов гербицидами, пестицидами и удобрениями — может влиять на свойства, защищающие животных от болезней».Тестирование лягушек для крикета БланшараЛягушки-сверчки Бланшара имеют длину около дюйма.
Когда-то они были широко распространены в Висконсине, Мичигане и северном Огайо, но теперь в этом северном регионе остались лишь очаги.Лягушки, использованные в исследовании, были из прудов в различных средах обитания: естественные пруды, окруженные лесом или прериями, или более нарушенные пруды, окруженные домами, на сельскохозяйственных угодьях или рядом с спортивными площадками, автостоянками и полями для гольфа. Помимо рассмотрения физических различий, исследователи проверили химический состав и качество воды в каждом пруду.
С разрешения штатов Огайо и Мичиган, Кринак, Бенард и Дэвид Берк, ученый и заведующий кафедрой Holden Arboretum в Киртланде, штат Огайо, исследовали образцы, которые Кринак собрал у лягушек. Крынак использовал тампоны, похожие на ватные палочки, для получения образцов микробиома кожи, а затем поместил лягушек в раствор, который мягко побудил животных секретировать антимикробные пептиды.
Затем Кринак и Берк использовали молекулярные методы для изучения сообщества микробов на коже лягушек. Берк, изучающий симбиотические взаимодействия между растениями и микробными сообществами, также является адъюнкт-профессором биологии в Case Western Reserve.
Кринак и Берк также исследовали количество пептидов, продуцируемых лягушками, и насколько они эффективны против патогена земноводных, который они культивировали в лаборатории.Что они нашли
Исследователи обнаружили различия в микробиоме лягушек, обитающих в природных зонах, таких как пруд, принадлежащий охране природы, и лягушек, окруженных хорошо управляемыми землями, такими как сельхозугодья или жилые дома.«Мы видим, что бактерии на коже могут заметно различаться в зависимости от того, что люди делают с окружающей средой, в которой живут лягушки», — сказал Берк.Широта пруда, проводимость — показатель химического стока — и размер, по-видимому, также влияют на микробиом.Количество естественных пептидных секреций, производимых кожей лягушек, также варьировалось на разных участках и зависело как от размера пруда, так и от проводимости воды.
Какой ценой?Кринак сказал, что некоторые кожные выделения борются с грибковыми инфекциями. Но в чашках Петри в лаборатории скорость роста хитридного гриба, который был связан с разрушительным сокращением популяции земноводных во всем мире, увеличивалась с увеличением секреции естественных пептидов крикетной лягушки Бланшара.
Исследователи дополнительно выяснят, почему более высокие концентрации пептидов, по-видимому, позволяют грибку-убийце расти быстрее у этого вида.«Эта закономерность предполагает, что в районах, где землепользование увеличивает количество пептидов, производимых этими лягушками, этот конкретный патоген может иметь разрушительные последствия», — сказал Кринак.
Команда также более подробно рассмотрит, как окружающая среда взаимодействует с генами популяции, изменяя выражение признаков. «Окружающая среда не только может менять черты в настоящее время, но и снижает способность населения адаптироваться в будущем», — сказал Крынак.Они также являются экспериментально изолирующими факторами, такими как то, как широко используемый и коммерчески доступный гербицид на основе глифосата может изменить эти характеристики иммунной защиты.Изменение защитных свойств окружающей среды может объяснить, почему разные популяции земноводных демонстрируют разные уровни устойчивости к инфекциям и болезням.
Крынак сказал, что существует большая вероятность того, что окружающая среда влияет на эти черты у других амфибий и диких животных в целом.«Улучшив наше понимание факторов, влияющих на возможности иммунной защиты, мы получим возможность внести изменения в наши методы управления земельными ресурсами, чтобы лучше защитить здоровье дикой природы, — сказала она, — и, по всей вероятности, как следствие, наше собственное здоровье».