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两栖动物种群衰退之谜:蛙壶菌是罪魁祸首
2018-12-13 07:54 新浪科技
生活在巴拿马森林中的Pristamantis属青蛙生活在巴拿马森林中的Pristamantis属青蛙
bifa888 本文作者杨勇多次进入当曲湿地考察,为我们带来了许多第一手资料……在长江三源地区,当曲是湿地面积发育最大的区域在当曲源区,远处耸立的就是唐古拉山。

  新浪科技讯 北京时间4月28日消息,据国外媒体报道,21世纪初的几年是研究巴拿马两栖动物的绝佳时期。一到晚上,数十种蛙类展开了盛大的合唱。研究人员常常徒步数个小时,到一些偏远的地方对这些蛙类进行测量和拍摄。杰米·沃勒斯(Jamie Voyles)和科里·理查兹-扎瓦奇(Cori Richards-Zawacki)当时都还是研究生,刚开始科研生涯,而巴拿马的两栖动物为他们提供了无穷的研究可能。

  他们对玻璃蛙(瞻星蛙科的物种)产生了兴趣。这类夜行性青蛙具有透明的皮肤和凸出的眼睛,脚上有蹼,通常在树上活动。“我们工作的地方有着堪称全世界最高的两栖动物多样。如果你晚上出去,你会看到和听到几十个不同的物种,每个晚上都是如此,其中一些物种具有不可思议的美感,”理查兹-扎瓦奇说道。

  然而,就在短短几年中,一切都变了。两栖动物的合唱变得越来越微弱,森林越来越寂静,曾经数量众多的物种开始消失。“在巴拿马的初期工作后没有多久,疾病就出现了,”沃勒斯说,“我们在溪流中找到了死亡和正在死亡的青蛙。很难说清楚这是多么深刻的体验。这完全改变了我们科研生涯的轨迹。这一方面很令人心碎,但又有吸引人的地方,我们就是从那里开始的。”

  多年来,科学家一直在研究这些青蛙以及导致它们死亡的疾病,希望找出扭转两栖动物种群衰退趋势的方法。直到最近,他们在一些野外观测点发现少数物种开始出现恢复的迹象,研究中所分析的衰退至极低数量的12种两栖动物中有9种已经得到了恢复。报告指出,对超过2000个用于诊断的样品(两栖动物皮肤的擦拭样品)检测显示,自疫情发生后,蛙壶菌的流行已经有所减少。沃勒斯和理查兹-扎瓦奇等研究者试图弄清楚这其中的原因。

这样的场景在巴拿马森林中并不罕见这样的场景在巴拿马森林中并不罕见

  改变如何发生?

  壶菌病(Chytridiomycosis)是由蛙壶菌(学名:Batrachochytrium dendrobatidis)引起的一种感染两栖动物的疾病。这种真菌在溪流和雨林等潮湿环境中十分活跃,十多年来一直显著影响着巴拿马的某些两栖动物种群。

  沃勒斯现在是美国内华达大学里诺分校的生物学家,他最初认为巴拿马森林中两栖动物种群的恢复是因为蛙壶菌发生了变化,变得没那么致命。目前在匹茨堡大学任职的理查兹·扎瓦奇解释称,这些病原体的生命周期较短,这使它们能比宿主更快地做出改变。蛙壶菌能在几小时或几天内完成繁殖,而蛙类需要一年才能长到成熟。由于世代交替的速度更快,蛙壶菌的演化速度也更快。

  于是,研究人员开始对蛙壶菌的基因片段进行检测,寻找现在的菌株与壶菌病爆发时的菌株之间出现的变体。然而,一次又一次的检测结果显示,壶菌病的基因并没有随时间推移发生改变,它们的生长并没有变快,而且对两栖类免疫细胞的影响方式也与先前菌株没有明显不同。当他们用病原体感染实验室里的青蛙时,死亡率是惊人的百分之百。

  蛙壶菌对两栖动物致命的本质一点也没有变。“我完全错了,”沃勒斯说道。但这些实验的结果也让他们知道了下一步应该怎么做。“正是这一点起到了关键作用,我们意识到,蛙类仍然在巴拿马存在,而且仍然会受到感染,尽管这些病原体依然非常致命,”沃勒斯说,“我们就在想,如果病原体没有变化,那肯定是青蛙身上发生了改变。”

这只健康的巴拿马金蛙(虽然名为“蛙”,但它们其实是一种蟾蜍)在壶菌病疫情中幸存了下来这只健康的巴拿马金蛙(虽然名为“蛙”,但它们其实是一种蟾蜍)在壶菌病疫情中幸存了下来

  它们如何幸存?

  壶菌病是一种皮肤传染病,对两栖动物尤其致命。水和电解质都可以渗入两栖动物的皮肤,它们甚至能用皮肤呼吸空气。对两栖类来说,保护皮肤是一件生死攸关的事情。

  “(蛙类)心脏的电功能会受到干扰,它们会因为心脏停搏而死,”沃勒斯说道。这是一种由化学物质失衡引起的心脏病。受蛙壶菌感染的皮肤使一些重要的元素(如钠和钾等)无法保持适当的比例,从而导致心脏停止跳动。

  那么,这些蛙类是如何抵抗如此可怕的真菌感染呢?研究人员认为,野外现存蛙类种群中的健康个体能改变皮肤分泌物的成分,使其更具有抗菌性,并能更好地抵抗蛙壶菌。他们的研究结果发表在近期的《科学》(Science)杂志上。

  漫长的复苏之路

  在研究人员努力拯救受到蛙壶菌威胁的两栖动物种群的同时,对巴拿马境内剩余蛙类栖息地的保护工作也在进行中。“恢复是可能的,但很缓慢,并且要一步一步来,”沃勒斯说,“而且这意味着你需要持续监测,采集样品,并努力去寻找这些两栖动物,看看它们过得怎么样。”

  皮肤分泌物很可能不是导致一些蛙类获得这种抵抗力的唯一因素。沃勒斯和理查兹·扎瓦奇等研究者希望了解宿主物种可能发生的遗传变化,以及蛙壶菌没有出现变化的原因。

  总的来说,面对蛙壶菌带来的可怕现状,这一发现对蛙类、蛙类研究人员以及附近的居民来说是为数不多的亮点之一。但是,一个亮点并不意味着所有蛙类物种都会迎来生机。“我们看得相当清楚,一些物种第一次出现了恢复的迹象,但并不是所有物种都这样,”理查兹·扎瓦奇说,“许多蛙类并没有在树林里出现。无论它们以后是否显示出复苏迹象,我们都希望如此。但是,一切都无法在回到原来的状态。(蛙壶菌)将继续对巴拿马和世界其他地区的物种构成威胁。”

  理查兹-扎瓦奇和沃勒斯强调称,对壶菌病及其对蛙类种群的影响进行持续监测具有重要意义。对这类传染病的跟踪监测,以及对病原体和宿主之间相互作用的研究,将帮助我们在未来更好地控制疾病流行,对其他植物和动物也是如此。沃勒斯说:“新出现的传染病并不是某种会轻易消失的东西。随着全球化程度的加深,传染病将持续成为威胁,不仅对野生动物如此,对人类也是一样。”(任天)

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