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Froschhautsekrete bieten den ersten Hoffnungsschimmer für eine tödliche Pilzepidemie

2020

Die frühen 2000er Jahre waren eine großartige Zeit, um Amphibien in Panama zu studieren. Nachts sangen Dutzende von Arten im Chor, während Forscher Frosch für Frosch maßen und fotografierten. Oft wanderten sie stundenlang von der nächsten Straße zu abgelegenen Orten. Jamie Voyles und Cori Richards-Zawacki waren beide zu Beginn ihrer wissenschaftlichen Karriere Doktoranden, und Panamas Amphibien boten eine Fülle von Forschungsmöglichkeiten.

Es gab Glasfrösche mit durchsichtiger Haut, Nachtfrösche mit großen Augen und Laubfrösche mit riesigen, vernetzten Füßen.

„Die Orte, an denen wir arbeiteten, hatten einige der erstaunlichsten Amphibienverschiedenheiten der Welt. Wenn Sie nachts ausgehen, sehen und hören Sie jeden Abend Dutzende verschiedener Arten, von denen einige erstaunlich schön sind “, sagt Richards-Zawacki.

Innerhalb weniger Jahre änderte sich alles. Der Amphibienchor wurde weicher, gedämpfter und Arten, die einst reichlich vorhanden waren, verschwanden.

"Es war nicht lange nach der ersten Arbeit in Panama, als die Krankheit auftrat", sagt Voyles. „Wir fanden tote und sterbende Frösche im Bach. Es ist schwer zu artikulieren, wie tiefgreifend diese Erfahrung ist. Es hat definitiv die Entwicklung unserer wissenschaftlichen Karriere verändert. Einerseits war es herzzerreißend, aber auch faszinierend - und hier haben wir alle angefangen. “

Im Laufe der Jahre untersuchten die Forscher weiterhin die Frösche und die Krankheit, die sie tötete, in der Hoffnung herauszufinden, was mit den schnell sinkenden Populationen geschah. Vor kurzem erholte sich ein Teil der Arten an den Feldstandorten und erholte sich vom Rand der Vernichtung. Voyles, Richards-Zawacki und ihre Kollegen wollten unbedingt herausfinden, warum.

Chytridiomykose wird durch den Pilz Batrachochytrium dendrobatidis verursacht, der in feuchten Umgebungen wie den Bächen und Wäldern Panamas gedeiht.

Voyles, jetzt Biologe an der Universität von Nevada, Reno, war zunächst der Ansicht, dass sich die Populationen erholten, weil sich der Pilz verändert hatte, geschwächt war und weniger tödlich wurde.

Richards-Zawacki, jetzt an der Universität von Pittsburgh, erklärt, dass die kurzen Lebenszyklen von Krankheitserregern es ihnen oft ermöglichen, sich schneller als ihre Wirte zu verändern und sich innerhalb von Stunden oder Tagen zu reproduzieren, während Frösche ein Jahr brauchen, um reif zu werden. Wenn ein Pilz schneller durch Generationen fährt, sollte er sich auch schneller entwickeln können.

Sie begannen ihre Suche mit dem Testen von Pilzresten und suchten nach Variationen zwischen modernen und zu Beginn des Ausbruchs entnommenen Proben. Ein Test nach dem anderen ergab jedoch, dass sich die Krankheit im Laufe der Zeit nicht verändert hatte. Und als sie im Labor den Erreger für Frösche einführten, lag die Sterblichkeitsrate bei erstaunlichen 100 Prozent.

Der Erreger hatte seine tödliche Natur kein bisschen verändert.

»Ich habe mich völlig geirrt«, sagt Voyles. Aber diese Experimente sagten ihnen, wohin sie als nächstes schauen sollten.

»Das hat den entscheidenden Unterschied ausgemacht«, als man feststellte, dass die Frösche, die immer noch in Panama waren und sich immer noch infizierten, dies taten, obwohl der Erreger immer noch unglaublich tödlich war. Das ist wirklich bemerkenswert «, sagt Voyles. "Wir dachten, wenn sich der Erreger nicht verändert hat, muss sich etwas an den Fröschen geändert haben."

Die Krankheit ist eine Hautinfektion, die besonders für Amphibien problematisch ist. Ihre Haut ist der Eingang für Wasser und Elektrolyte und sogar für die Gase, die sie zum Atmen benötigen. Hautpflege für eine Amphibie ist eine Frage von Leben und Tod.

»Das elektrische Funktionieren des Herzens ist gestört, und sie sterben an einem asystolischen Herzstillstand«, sagt Voyles. Es ist eine Art Herzinfarkt, der durch ein chemisches Ungleichgewicht ausgelöst wird. Durch die gestörte Haut bleiben wichtige Bestandteile wie Natrium und Kalium nicht im richtigen Verhältnis, sodass das Herz aufhört zu schlagen.

Wie wehrt sich ein Frosch gegen solch erbitterte Pilzfeinde? Die Forscher fanden heraus, dass gesunde Frösche ihre Hautsekrete verändert hatten, um antimikrobieller zu werden und die Pilzkrankheit besser abwehren zu können. Ihre Studie ist in dieser Woche in Science veröffentlicht .

Die Bemühungen zur Erhaltung des Lebensraums der in Panama verbliebenen Frösche dauern an, da die Forscher daran arbeiten, bedrohte Populationen vom Aussterben abzuhalten.

"Erholung ist möglich, aber langsam und schrittweise", sagt Voyles. "Und das heißt, Sie müssen weiter überwachen, Proben sammeln, die harte Arbeit erledigen, die erforderlich ist, um diese Amphibien zu finden und zu sehen, was mit ihnen los ist."

Die Hautsekrete sind wahrscheinlich nicht der einzige Faktor, der einigen Fröschen eine solche Widerstandsfähigkeit verliehen hat. Forscher wie Voyles und Richards-Zawacki möchten mehr über die Genetik der Wirtsspezies erfahren, die sich möglicherweise geändert hat, und warum genau sich der Erreger selbst nicht geändert hat.

Insgesamt ist dies einer der wenigen Lichtblicke in einer für die Frösche, die Forscher, die sie untersuchen, und die Menschen, die in ihrer Nähe leben, schrecklichen Epidemie. Ein Lichtblick bedeutet jedoch nicht, dass alle Froscharten sonnige Tage vor sich haben.

"Wir sehen ziemlich klare Anzeichen dafür, dass einige Arten erste Anzeichen für eine Erholung aufweisen, aber es sind keineswegs alle Arten", sagt Richards-Zawacki. „Viele der Frösche scheinen nicht aus dem Wald zu sein. Ob sie später ihre eigenen Anzeichen der Genesung zeigen werden, hoffen wir. Aber es ist keineswegs wieder so, wie es war. Dies wird weiterhin eine Bedrohung für Arten in Panama und anderen Teilen der Welt darstellen. “

Richards-Zawacki und Voyles betonen beide die Bedeutung einer kontinuierlichen Überwachung, um diese Krankheit zu verfolgen, und die Auswirkungen auf die Froschpopulationen. Verbesserungen bei der Verfolgung derartiger Epidemien und Änderungen der Wechselwirkungen zwischen Krankheitserregern und Wirten können dazu beitragen, zukünftige Krankheitsverfolgungsbemühungen - auch für andere Pflanzen und Tiere - zu bestimmen.

„Neu auftretende Infektionskrankheiten werden nicht verschwinden. Mit zunehmender Globalisierung werden Infektionskrankheiten weiterhin eine Bedrohung nicht nur für die Tierwelt, sondern auch für den Menschen darstellen “, sagt Voyles.

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