Грибок, массово убивающий лягушек по всему миру, открыл герпетологам свой путь к сердцу амфибий. Он не просто поражает кожу, а нарушает солевой обмен в организме жертвы.
После проведенного в 2006 году исследования стало понятно, что из почти 6 тыс. известных ученым видов амфибий треть находится под угрозой исчезновения. Мировое биологическое сообщество признало земноводных самым быстро вымирающим классом. Главными факторами вымирания экологи и биологи считают климатические изменения, разрушение ареалов обитания, а также эпидемии болезней, самой главной из которых признан хитридиомикоз – поражение кожи земноводных грибком Batrachochytrium dendrobatidis.
Скрытая сила грибка
Сотрудница экологической группы по заболеваниям амфибий австралийского университета Джеймса Кука Джеми Войлес (Jamie Voyles) -- руководитель исследования, о котором она и ее коллеги рассказали в журнале Science. Вот уже семь лет она пытается понять, как именно действует смертельно опасный для половины видов амфибий грибок. С одной стороны, он довольно хорошо изучен герпетологами -- биологами, изучающими амфибий. К примеру, в прошлом году в Proceedings of the National Academy of Sciences опубликовано исследование, посвященное расшифровке генома Batrachochytrium dendrobatidis. С другой -- точный механизм действия грибка остается невыясненным. «Понимание того, как грибок убивает лягушек, одна из самых больших загадок этой болезни», -- считает Войлес.
Лабораторный мор
Существует две теории о механизме смертельного действия грибка. Согласно первой он выделяет токсин, убивающий амфибий. Согласно второй поражающий нежную кожу земноводных грибок нарушает функционирование этого важнейшего для них органа. Как известно, кожа амфибий выполняет две задачи: поддерживает осмотический (то есть соляной) баланс в организме, а также служит для дыхания, газо- и влагообмена.
Группа ученых из университета Джеймса Кука в сотрудничестве с коллегами из нескольких австралийских и одного мексиканского университетов решили понаблюдать за больными лягушками в лаборатории. Они заразили грибком коралловопалых литорий Litoria caerulea -- лягушек семейства квакш. И стали наблюдать за их состоянием, тщательно анализируя физические данные, а также состав мочи и крови больных лягушек и сравнивая полученные результаты с данными для контрольной здоровой группы. Также ученые сопоставляли работоспособность кожи умерших от грибка лягушек с работой кожи здоровых особей.
Несоленая сердечная недостаточность
Выяснилось, что транспорт электролитов через поврежденную кожу лягушек снизился в среднем на 50%, а концентрация ионов натрия и калия в плазме животных -- на 20% и 50% соответственно. Электрокардиограммы показали, что биение сердца лягушки, находящейся при смерти, постепенно замедлялось и в конечном счете останавливалось совершенно. Наиболее вероятной причиной сердечной недостаточности ученые считают дисбаланс электролита.
В пользу данного предположения свидетельствует и тот факт, что содержащая необходимые соли пищевая добавка продлевала жизнь животных. Получающие электролиты с пищей больные лягушки переживали своих подружек в среднем на 20 часов.
«Их исследование заполняет большой пробел в наших знаниях о наиболее разрушительном заболевании из всех, с которыми мы сталкивались», -- прокомментировал работу австралийцев известный американский герпетолог, сотрудник Национального зоологического парка в Вашингтоне Брайан Гретуик (Brian Gratwicke). Впрочем, даже сами исследователи признают, что работа еще далека от завершения: необходимо повторить результаты эксперимента на других видах амфибий, а также поэтапно расшифровать действие механизма.
История «лягушачьей чумы»
Герпетологи стали замечать случаи массовой гибели лягушек с 1989 года. В 1998 году австралийские ученые нашли грибковую инфекцию, которая вызывала смертельную болезнь. А в 1999 году совместно с Джойсом Лонкором (Joyce Longcore) из университета штата Мэн они описали грибок Batrachochytrium dendrobatidis и показали, что из 120 видов, исчезнувших с лица Земли, с 1980 года около 90 пострадали от хитридиомикоза.
Изначально считалось, что грибок Batrachochytrium dendrobatidis передается по воде. Он заражает водоемы и обитающих в нем амфибий. В первый год после попадания грибка в водоем погибает до 80% живущих в нем популяций видов, подверженных данному заболеванию. В 2007 году ученые выяснили, что споры грибка могут переноситься и по воздуху, а также на перьях птиц. Это объяснило вспышки хитридиомикоза в удаленных изолированных водоемах.
Спасительная бактерия
Как бороться с лягушачьим грибком, пока никто не знает. Первым вызывающим надежду стало предложение весной 2009 года биологами Мэттью Бекером (Matthew Becker) из Вирджинского политехнического института и государственного университета и Рейдом Хэррисом (Reid Harris) из университета Джеймса Медисона, также находящегося в Вирджинии. Они обнаружили бактерию Janthinobacterium lividum, которая может жить на коже амфибий и вырабатывает токсин, смертельный для Batrachochytrium dendrobatidis.
Изначально биологи обнаружили эту бактерию на коже четырехпалых саламандр Hemidactylium scutatum. Бактерии веками жили в симбиозе с этими амфибиями. Ученые подселили бактерию на кожу зараженных хитридиомикозом желтоногих лягушек Rana boylii, и тем, к удовлетворению ученых, удалось справиться со смертельно опасным грибком. Сейчас Бекер и Хэррис тестируют бактериальный препарат на красноспинных саламандрах Plethodon cinereus. Герпетологи и защитники амфибий всего мира пристально следят за исследованиями вирджинцев.
