Oriental fire-bellied toad from South KoreaFRANK PASMANSW ostatnich dekadach duże populacje żab, ropuch i salamander w różnych regionach świata ulegały śmiertelnej chorobie chytridiomycosis wywoływanej przez grzyb Batrachochytrium dendrobatidis. Nagłe i dramatyczne wymieranie wywołało zakrojone na szeroką skalę badania mające na celu wskazanie źródła śmiertelnego grzyba, a teraz wyniki tych badań.
Po przeanalizowaniu genomów setek próbek B. dendrobatidis zebranych od dzikich i trzymanych w niewoli płazów w Australii, Ameryce Północnej i Południowej, Afryce, Azji i Europie, międzynarodowy zespół naukowców donosi w Science dzisiaj (10 maja), że patogen prawdopodobnie pojawił się w Azji Wschodniej na początku XX wieku.
„Jest to rodzaj badania, którego potrzebowaliśmy od dłuższego czasu w świecie płazów-chytrid”, mówi ekolog Jason Rohr z University of South Florida, który nie był zaangażowany w badania. „Było wiele debat dotyczących pochodzenia patogenu i globalna analiza o takim zakresie i skali była potrzebna, aby to rozstrzygnąć.”
„Wykonali lata pracy, aby zebrać i wyhodować chytrid z całego świata, a także sekwencjonować je wszystkie”, dodaje biolog Karen Lips z University of Maryland, która również nie brała udziału w badaniach. „To jest bardzo imponujący papier.”
To jedna z najbardziej ironicznych rzeczy. W naturze, startuje jak dziki ogień, ale w laboratorium jest bardzo delikatna.-Karen Lips,
University of Maryland
Od 1998 roku, chytridiomycosis- infekcja skóry, która może prowadzić do zaburzenia równowagi osmotycznej, niewydolności organów i śmierci- została przypięta jako przyczyna masowego wymierania, a nawet wyginięcia gatunków płazów. Jednak, jak mówi Rohr, toczy się debata na temat tego, czy grzyb chytrid stał się problemem z powodu zmian w środowisku (takich jak zmiany klimatyczne lub zanieczyszczenie), ponieważ nowe szczepy grzyba zostały wprowadzone do populacji, którym brakuje ewolucyjnego doświadczenia z patogenem, czy też z powodu kombinacji tych dwóch czynników.
Pomimo, że ten papier nie rozwiązuje w pełni tej konkretnej kwestii, mówi Rohr, „to sugeruje, że, przynajmniej w niektórych częściach świata, niektóre izolaty są całkowicie nowe – zostały wprowadzone nieco niedawno.”
Śledzenie pochodzenia grzyba powinno być prostym przypadkiem zbierania próbek z całego świata i porównywania ich genomów – w taki sam sposób, jak badania genetyczne HIV-1 ujawniły prawdopodobne pochodzenie wirusa z centralnej Afryki. Ale epidemiologów Simon O’Hanlon i Matthew Fisher z Imperial College London, który prowadził badania B. dendrobatidis powiedzieć, że to nie było tak proste zadanie, jak mogłoby się wydawać.
Grzyb jest „fantastycznie trudne do hodowli”, mówi Fisher. „Na przykład, pojechaliśmy do lasu deszczowego w Gujanie Francuskiej i spędziliśmy kilka tygodni czołgając się przez podszycie łapiąc żaby i robiąc biopsje, a podczas tej konkretnej wyprawy pobraliśmy próbki chyba od 450 zwierząt i otrzymaliśmy trzy izolaty grzyba.”
„To jedna z najbardziej ironicznych rzeczy”, zgadza się Lips, „w naturze, rozprzestrzenia się jak dziki ogień, ale w laboratorium jest bardzo delikatny.”
Z powodu różnorodnych technicznych wyzwań związanych z hodowlą B. dendrobatidis, wygenerowanie panelu 234 izolatów użytych w tym badaniu zajęło ponad dekadę, z czego 177 zostało nowo zebranych do tej pracy, mówi Fisher.
Zespół zsekwencjonował genomy 177 nowych izolatów i, wraz z 57 wcześniej rozszyfrowanymi, przeprowadził porównania DNA. Analizy te pozwoliły zidentyfikować znane linie B. dendrobatidis – w tym BdGPL, dominujący szczep występujący na całym świecie i odpowiedzialny za chorobę panzootyczną – jak również dwie linie obecne w nowych izolatach azjatyckich – BdASIA-1 i BdASIA-2. Co ważne, wyniki silnie wskazywały, że BdASIA-1, zidentyfikowana w próbkach z Korei, jest populacją przodków, która dała początek BdGPL.
Z ocen tempa mutacji jądrowego i mitochondrialnego DNA patogenu, zespół oszacował, że pojawił się on w Azji między 120 a 50 lat temu. Te ramy czasowe, mówią autorzy, zbiegają się z ekspansją globalnego handlu płazami.
Znanie pochodzenia B. dendrobatidis jest ważne, mówi Lips. „Jeśli wiemy, że prawdopodobnie pochodzi on z Azji i jest transportowany z żywymi zwierzętami … to właśnie tam musimy skupić nasze wysiłki w zakresie ochrony i polityki” – wyjaśnia. „Jeśli latałby sam w powietrzu, wtedy wymagałoby to zupełnie innego zestawu podejść, aby spróbować złagodzić wpływ.”
Wyniki sugerują, że „prawdopodobnie powinniśmy podjąć działania w celu spowolnienia lub zatrzymania ruchu patogenu na całej planecie”, mówi badacz chytridiomycosis Jamie Voyles z University of Nevada, który nie był zaangażowany w badania. Takie działania mogłyby obejmować „ograniczanie przemieszczania się zwierząt lub przynajmniej posiadanie procesu przesiewowego”, sugeruje.
Ale jeśli choroba jest już na całym świecie, czy taka polityka nie byłaby równoważna zamknięciu drzwi stajni, gdy koń już uciekł? Nie do końca, mówi Lips. Oprócz znanych linii, badacze zidentyfikowali trzy hybrydowe szczepy grzyba, co wskazuje, że różne odmiany mogą łatwo wymieniać geny. Znaleźli również przedstawicieli wszystkich linii w próbkach pobranych od gatunków płazów, o których wiadomo, że są przedmiotem handlu. „To, co pokazuje ten artykuł, to nie jest jedna rzecz. Jest to całe portfolio patogenów” – mówi Lips. „Więc tak, może jeden koń się wydostał, ale w stodole są inne konie, które chcemy tam zatrzymać.”
S.J. O’Hanlon et al., „Recent Asian origin of chytrid fungi causing global amphibian declines,” Science, 360:621-27, 2018.
.