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土地使用可能会削弱两栖动物对抗感染和疾病的能力

凯斯西储大学(Case Western Reserve University)和霍顿植物园(Holden Arboretum)的研究人员进行的一项新研究表明,人为改变环境可能会破坏自20世纪70年代以来人口急剧减少的一种青蛙的免疫系统。“这些布兰查德的蟋蟀青蛙几乎在其北方范围内灭绝,因此我们几乎在法医上试图了解发生了什么,”凯斯西储大学生物学教授迈克贝纳德说。“这项研究表明,我们对环境的改变有可能使动物更容易患病,因此可能导致人口下降。”

土地使用可能会削弱两栖动物对抗感染和疾病的能力

科学家发现,栖息地特征解释了种群间青蛙免疫防御特性的差异。他们发现皮肤微生物群?皮肤上的共生细菌和真菌群落 - 来自受干扰地点的青蛙,如住宅和农田,与来自更自然栖息地的青蛙的皮肤微生物群不同。他们还发现了天然的肽分泌物 - 蛋​​白质青蛙从皮肤中分泌出来,可以防止病原体 - 不同环境中的青蛙之间存在差异。

这两种变化都可能改变两栖动物的免疫防御能力。

这些发现和更多发表在生物保护杂志上。

研究越来越多地表明,人类和其他动物排出的肠道和皮肤中的微生物组以及抗菌肽在对抗感染和疾病方面发挥着重要作用。

“我们在两栖动物中看到了许多与疾病相关的衰退,更不用说其他动物群体,例如受白鼻综合症困扰的蝙蝠和患有集落崩溃症的蜜蜂,”案例博士后学者Katherine Krynak说。西储大学生物系和该研究的负责人。“这项研究表明,土地使用 - 种植或处理含有除草剂,杀虫剂和化肥的草坪 - 可以影响保护动物免受疾病侵袭的特性。”

测试布兰查德蟋蟀青蛙

布兰查德的板球青蛙长约一英寸。它们曾经广泛分布在威斯康星州,密歇根州和俄亥俄州北部,但现在这个北部地区只有口袋。

研究中使用的青蛙来自各种栖息地的池塘:被森林或草原环绕的天然池塘,或被房屋包围,在养殖场地或运动场附近,停车场和高尔夫球场的更多不安的池塘。除了考虑物理差异外,研究人员还测试了每个池塘的水化学和质量。

经俄亥俄州和密歇根州许可,Krynak,Benard和David Burke,俄亥俄州Kirtland的Holden Arboretum的科学家和研究主席,检查了Krynak从青蛙身上采集的样本。Krynak使用Q-tip拭子获取皮肤微生物组样本,然后将青蛙放入溶液中,轻轻诱导动物分泌抗菌肽。

然后Krynak和Burke用分子方法检查了青蛙皮肤上的微生物群落。伯克研究植物与微生物群落之间的共生相互作用,他也是凯斯西储大学生物学的兼职助理教授。Krynak和Burke还研究了青蛙产生的肽的量以及肽对它们在实验室中培养的两栖病原体的有效性。

他们发现了什么

研究人员发现生活在自然区域的青蛙之间存在微生物组差异,例如大自然保护协会所拥有的池塘,以及被高度“管理”的土地包围的池塘中的青蛙,如农田或住宅区。

“我们所看到的是,皮肤上的细菌可能会有很大差异,这取决于人们对青蛙生活环境的影响,”伯克说。

池塘的纬度,电导率 - 化学径流和大小的代表也似乎影响微生物组。

青蛙皮肤产生的天然肽分泌物的数量也因地点而异,并受到池塘大小和水的电导率的影响。

费用是多少?

Krynak说,一些皮肤分泌物已被证明可以抵御真菌感染。但在实验室的培养皿中,与全球两栖动物数量严重下降有关的壶菌的生长速度随着Blanchard蟋蟀青蛙天然肽分泌物的增加而攀升。

研究人员将进一步调查为什么更高浓度的肽似乎允许杀真菌在该物种中生长更快。

“这种模式表明,在土地利用增加了这些青蛙产生的肽量的地区,这种特殊的病原体可能具有毁灭性的影响”Krynak说。

该团队还将更直接地了解环境如何与人口基因相互作用,从而改变特征的表达。“现在环境不仅可能改变特征,而且可能会削弱人们未来的适应能力,”Krynak说。

它们也是实验上分离的因素,例如常用的和市售的草甘膦除草剂如何改变这些免疫防御性状。

防御性状的环境改变可以解释为什么不同的两栖动物群体对感染和疾病表现出不同程度的抗性。

Krynak说,环境很可能影响其他两栖动物和野生动物的这些特征。

“通过提高我们对影响免疫防御特性能力的因素的理解,我们有机会改变我们的土地管理实践,以更好地保护野生动物的健康”她说“并且极有可能,我们自己的健康因此”。

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