Лягушки защищаются от грибка с помощью бактерий: вывод ученых

Уязвимые перед грибком Batrachochytrium dendrobatidis тропические лягушки Haddadus binotatus (справа) и Ischnocnema henselii.

У некоторых лягушек защита от смертельной грибковой инфекции начинается буквально с поверхности кожи. Международная команда ученых во главе со специалистами университета Пенсильвании обнаружила, что бактерии, естественно обитающие на коже амфибий, способны заметно влиять на их выживаемость после заражения. Исследование опубликовано в журнале Animal Microbiome.

Объектом экспериментов стали два вида тропических лягушек из Бразилии — Haddadus binotatus и Ischnocnema henselii. Их проверяли на устойчивость к хитридиевому грибку Batrachochytrium dendrobatidis. Этот патоген повреждает кожу амфибий, а тяжелая инфекция в итоге может привести к нарушению работы сердца и гибели животного. Но самое интересное произошло, когда ученые вмешались в работу микробиома.

У H. binotatus здоровое сообщество кожных бактерий оказалось важной частью защиты. Исследователи подавляли его антибиотиками — и после этого лягушки стали чаще демонстрировать признаки грибкового заболевания. То есть бактерии на коже здесь оказались не случайными «пассажирами», а своеобразной первой линией обороны.

А вот у второго вида, I. henselii, номер с микробиомом не прошел: подавление кожных бактерий практически не изменило восприимчивость к грибку. Лягушки оставались уязвимыми. Получается, разные виды амфибий могут использовать совершенно разные стратегии защиты от одного и того же патогена.

Кастинг для бактерий

Чтобы понять, кто именно работает на стороне лягушки, исследователи собрали примерно 700 штаммов бактерий с кожи животных. Каждый микроорганизм выращивали отдельно, а затем проверяли его химические продукты на способность тормозить рост хитридиевого грибка.

Наблюдение продолжалось неделю. После этого ученые секвенировали культуры и создали специальную базу данных, связывающую конкретные бактерии с их способностью подавлять патоген. Так удалось определить микроорганизмы, которые действительно могут участвовать в защите амфибий.

Это важная деталь: исследователи говорят не просто о том, что у устойчивых лягушек больше полезных бактерий. Ключевым оказался функциональный состав микробиома — то есть то, что конкретные микроорганизмы умеют делать. Именно поэтому одинаковое количество бактерий еще ничего не гарантирует. В биологической «команде» важны не только число игроков, но и их специализация.

Откуда берется такая «броня»

Следующий этап работы ученые связывают с окружающей средой. Им предстоит выяснить, каким образом лягушки получают защитные бактерии и как поддерживают их на коже.

Ответ важен не только для понимания хитридиомикоза. Если выяснится, какие условия помогают сохранять полезный микробиом, охрана среды обитания может стать одновременно способом сохранения и самих бактерий-защитников. Исследователи предлагают изучать именно эту связь, чтобы понять, что необходимо сохранять в природе для защиты амфибий и других уязвимых позвоночных.

По словам ведущего автора исследования Лауры Шук, работа позволила перейти от простой корреляции к экспериментальному доказательству того, что микробиом действительно участвует в защите некоторых лягушек от болезни.

Еще о лягушках и грибах

Тема особенно актуальна на фоне того, что B. dendrobatidis уже обнаруживают с помощью экологической ДНК. Как ранее писал Hi-Tech Mail, ученые нашли следы этого грибка в пробах воды ирландской реки Авока — вместе с ДНК рыб, выдр, собак, кошек, сельскохозяйственных животных и других организмов.

Есть у истории и обратная сторона: грибковые заболевания угрожают не только амфибиям. Hi-Tech Mail рассказывал о почвенном грибке Nannizziopsis barbatae, поражающем австралийских водяных драконов. За десять лет после первого обнаружения инфекции в 2013 году ее распространенность в исследованной популяции выросла на 35%.

Сами лягушки уже не раз оказывались неожиданным источником полезных биологических механизмов. Например, ранее Hi-Tech Mail писал об исследовании древнего гена ag1 гладкой шпорцевой лягушки: его активация у трансгенных мышей ускоряла заживление кожных ран.