青蛙皮肤分泌物为致命真菌流行病带来了第一线希望

巴拿马的一些两栖动物突然显示出抵抗力。
golden frog
这只金蛙很健康,并且在壶菌病爆发中幸存下来。Jaime Voyles
frog on leaf
巴拿马的一只普氏蛙。Cori Richards-Zawacki

2000年代初是研究巴拿马两栖动物的黄金时期。夜晚,几十个物种合唱,研究人员测量并拍摄了无数的青蛙,他们常常徒步前往离最近的公路数小时的偏远地区。杰米·沃伊尔斯 (Jamie Voyles) 和科里·理查兹-扎瓦基 (Cori Richards-Zawacki) 当时都是研究生,刚开始他们的科学职业生涯,而巴拿马的两栖动物提供了大量的研究机会。

皮肤透明的玻璃蛙,有眼睛鼓鼓的夜行蛙,还有脚掌巨大、有蹼的树栖蛙。

“我们工作的地点拥有世界上一些最令人惊叹的两栖动物多样性。如果你在晚上出去,每晚都会看到和听到几十种不同的物种,其中一些非常美丽,”理查兹-扎瓦基说。

几年之内,一切都改变了。两栖动物的合唱变得越来越轻柔、越来越沉闷,曾经数量众多的物种开始消失。

“在巴拿马开始初步工作不久,这种疾病就出现了,”沃伊尔斯说。“我们在溪流中发现了死青蛙和濒死青蛙。很难描述那有多么深刻的经历。它绝对改变了我们科学事业的轨迹。一方面,这令人心碎,但它也令人着迷——我们都是在那里开始的。”

多年来,研究人员继续研究青蛙和导致它们死亡的疾病,希望能弄清楚迅速下降的种群到底发生了什么。然后,最近,研究地点的一些物种开始恢复,从灭绝的边缘反弹。沃伊尔斯、理查兹-扎瓦基和他们的同事们决心找出原因。

dead frog
这成了巴拿马研究人员的常见景象。Jamie Voyles

变化发生在何处?

壶菌病是由真菌嗜蛙壶菌引起的,这种真菌在巴拿马的溪流和森林等潮湿环境中生长。

如今是内华达大学雷诺分校生物学家的沃伊尔斯最初认为,种群之所以能够恢复,是因为真菌发生了变化,变得更弱、毒性更小。

如今是匹兹堡大学的理查兹-扎瓦基解释说,病原体的生命周期通常比宿主短,这使得它们能够比宿主更快地发生变化,在几小时或几天内就能繁殖,而青蛙需要一年才能成熟。通过更快的世代循环,真菌也应该能够更快地进化。

所以,他们开始测试真菌的样本,寻找现代样本与疫情开始时采集样本之间的差异。但一次又一次的测试表明,这种疾病并没有随着时间的推移而改变。当他们将病原体引入实验室的青蛙时,死亡率高达惊人的100%。

病原体一丝致命性都没有改变。

“我完全错了,”沃伊尔斯说。但那些实验告诉了他们下一步该去哪里寻找。

“这才是关键的区别——意识到巴拿马仍然存在的、仍然被感染的青蛙,尽管病原体仍然非常致命,但它们却存活了下来。这真的很了不起,”沃伊尔斯说。“我们认为,如果病原体没有改变,那么一定是青蛙身上有什么改变了。”

它们是如何存活的

这种疾病是一种皮肤感染,这对于两栖动物来说尤其成问题。它们的皮肤是水分、电解质甚至呼吸所需气体的入口。对两栖动物来说,皮肤护理关乎生死。

“心脏的电功能会受到干扰,它们会死于无脉性心搏停止,”沃伊尔斯说。这是一种由化学失衡引发的心脏病。受损的皮肤无法使钠和钾等重要成分保持适当的比例,因此心脏停止跳动。

青蛙如何抵抗如此凶猛的真菌对手?研究人员发现,健康的青蛙改变了它们的皮肤分泌物,使其具有更强的抗菌性,并能更好地抵抗真菌。他们的研究发表在本周的《科学》杂志上。

漫长的康复之路

保护巴拿马现有青蛙栖息地的努力正在进行中,研究人员正努力将受威胁的种群从灭绝的边缘拯救出来。

“恢复是可能的,但它很缓慢,而且是渐进的,”沃伊尔斯说。“这意味着你需要继续监测、收集样本、做那些辛苦的工作来寻找这些两栖动物并了解它们的情况。”

皮肤分泌物可能不是赋予某些青蛙如此强大韧性的唯一因素。像沃伊尔斯和理查兹-扎瓦基这样的研究人员想了解更多关于宿主物种可能发生变化的遗传学信息,以及病原体本身为什么没有发生变化。

总的来说,这是这场对青蛙、研究它们的研究人员以及生活在它们附近的人们来说都令人痛苦的流行病中为数不多的亮点之一。但一个亮点并不意味着所有青蛙物种的未来都阳光灿烂。

“我们有非常清晰的证据表明,一些物种正在显示出恢复的迹象,但这绝不是所有物种,”理查兹-扎瓦基说。“许多青蛙似乎还没有脱离危险。我们希望它们以后会显示出自己恢复的迹象。但这绝不是恢复到以前的样子。这将继续威胁巴拿马和其他地区物种的生存。”

理查兹-扎瓦基和沃伊尔斯都强调了持续、不间断监测跟踪这种疾病及其对青蛙种群影响的重要性。改进对这类流行病的跟踪,以及了解病原体与宿主之间相互作用的变化,可以为未来的疾病跟踪工作提供信息——甚至包括其他动植物。

“新发传染病不会消失。随着全球化的加剧,传染病将继续构成威胁,不仅对野生动物,对人类也是如此,”沃伊尔斯说。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .