Ученые выяснили, почему некоторые лягушки выживают после смертельного грибка

Ученые раскрыли, почему некоторые популяции амфибий восстанавливаются после разрушительного грибкового заболевания, которое уничтожило лягушек и жаб по всему миру.

Исследование, проведенное под руководством Университетского колледжа Лондона (UCL), Лондонского зоологического общества (ZSL) и Имперского колледжа Лондона, показало, что ключевую роль играет время созревания иммунной системы амфибий. Результаты опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.

Хитридиевый грибок Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) вызывает хитридиомикоз, поражающий кожу лягушек и жаб, нарушая их способность регулировать водный и солевой баланс. Головастики в значительной степени защищены, так как их кожа лишена кератина, которым питается грибок. Однако при превращении во взрослых особей кожа кератинизируется, делая их уязвимыми для инфекции.

Ученые изучали обыкновенных жаб-повитух, обитающих вокруг четырех озер в Пиренеях (Франция и Испания), которые пережили тяжелые вспышки Bd. В одном озере популяция все еще сокращалась и почти исчезла. В трех других озерах популяции восстановились, несмотря на то, что грибок остался в окружающей среде.

Исследователи сосредоточились на антимикробных пептидах — естественных химических соединениях, выделяемых кожей амфибий и являющихся важной частью их иммунной системы. Они обнаружили, что жабы из восстанавливающихся популяций начинали вырабатывать эти защитные пептиды гораздо раньше, еще на стадии головастика. К моменту достижения взрослого возраста их иммунная защита была уже хорошо развита. Напротив, жабы из сокращающейся популяции производили гораздо меньше таких пептидов на стадии головастика, что делало их менее подготовленными к заражению.

«Наше исследование показывает, что виды, сильно пострадавшие от этой болезни, все еще могут восстановиться. У них есть инструменты для борьбы с инфекцией — все зависит от времени. Болезнь убивает жаб и лягушек, когда они превращаются из головастиков во взрослых особей. Получение зрелого иммунитета на стадии головастика помогает этим жабам выжить, а популяции — продолжить существование», — заявил ведущий автор доктор Филлип Джервис (UCL Chemistry, ZSL и Имперский колледж Лондона).

Доктор Джервис добавил: «Следующий шаг — выяснить, какие факторы препятствуют раннему созреванию этих иммунных систем. Это может быть связано с генетикой или факторами окружающей среды, такими как температура или присутствие форели — главной опасности для головастиков, которая может заставить их быстрее развиваться во взрослых особей, чтобы покинуть воду, оставляя меньше времени для развития иммунной системы».

Для изучения химической защиты жаб ученые использовали масс-спектрометрию. Анализ выявил гораздо большее количество иммунных пептидов, чем предполагалось. Из 1152 идентифицированных пептидов только семь были известны ранее. Исследование также показало, что головастики, производящие более широкий спектр пептидов (то есть их защита созрела до превращения в жаб), имели гораздо больше шансов выжить, несмотря на продолжающиеся вспышки Bd.

Старший автор профессор Алетея Тейбор (UCL Chemistry) отметила: «Мы обнаружили гораздо большее разнообразие пептидов, чем ожидали. Теперь нам нужно понять, как они работают для борьбы с патогенами и какие из них являются антимикробными. Многие лекарства для людей изначально были найдены в природе — например, пенициллин был получен из грибов. Так что эти пептиды могут стать новыми источниками для помощи здоровью человека, особенно с учетом роста устойчивости к противомикробным препаратам».