Разделение среды обитания - это обычное событие в окружающей среде, которое происходит, когда различные классы природных сред обитания, такие как леса и вода, оказываются разъединенными. Как следствие, нарушается перемещение организмов между этими средами, что может быть особенно вредным для видов, имеющих как водную, так и наземную стадию жизни, например, амфибий.

Человеческие нарушения, такие как вырубка лесов и расширение сельского хозяйства, являются основными причинами такой фрагментации окружающей среды и имеют важные последствия для распространения заболеваний в сообществах диких животных.

Согласно новому исследованию, проведенному под руководством доцента биологии Пенсильванского университета Гуи Беккер и опубликованному в январе 2023 года в журнале Biological Reviews, разделение среды обитания оказывает значительное влияние на иммунитет амфибий к заболеваниям, вероятно, из-за изменений в составе микробов, живущих на амфибиях, нарушения нормального развития иммунной системы и повышенного стресса. Используя эти знания, команда Беккера стремится найти новые способы снижения риска заболеваний.

"Мы предлагаем несколько механизмов, посредством которых разделение среды обитания может влиять на различные ветви иммунной системы диких животных, - говорит Беккер, - а также предполагаем, что целевые стратегии восстановления среды обитания, направленные на соединение нескольких классов природных сред обитания (например, наземно-пресноводных, наземно-морских, морских и пресноводных), могут улучшить реакцию иммунной системы позвоночных".

Статья в Biological Reviews появилась на волне недавнего исследования, опубликованного Беккером, постдокторантом Пенсильванского университета Даниэлем Мединой и группой международных коллег в декабрьском номере журнала Animal Microbiome за 2022 год.

В этой работе Беккер и его коллеги сравнили микробы, живущие на коже - микробиомы кожи 43 видов амфибий, находящихся под угрозой исчезновения, и 90 видов амфибий, не находящихся под угрозой исчезновения, и обнаружили, что у видов амфибий, находящихся под угрозой исчезновения, на коже живет меньше видов микробов. Предыдущая работа Беккера показала, что микробы, обитающие на коже, являются важным компонентом врожденной иммунной системы лягушки и могут влиять на исход заболевания. Поэтому авторы пришли к выводу, что амфибии, находящиеся под угрозой вымирания, могут иметь более слабую защиту от болезней из-за меньшего разнообразия микробиома кожи. В целом, эти результаты позволяют предположить, что микробиом кожи амфибий может стать важным фактором сохранения вида.

Вместе эти статьи указывают на потенциальные пути защиты глобального разнообразия, но для разработки успешных стратегий управления микроорганизмами в масштабах от отдельных хозяев до экосистем необходимы дальнейшие исследования, говорят исследователи.

"Мы проводили радиослежение за амфибиями в ландшафтах с разным уровнем разделения среды обитания, манипулировали их микробиомами, изучали экспрессию иммунных генов, количественно определяли уровень гормонов стресса, - пояснил Беккер, - и я думаю, что эти полевые исследования помогут нам погрузиться в механизмы того, как конфигурация ландшафта влияет на устойчивость хозяина к патогенам".

Понимание факторов, способствующих устойчивости популяции, особенно важно, поскольку животные в дикой природе сталкиваются с растущими климатическими, патогенными и антропогенными стрессорами, такими как загрязнение и разделение среды обитания, говорят исследователи.

"Сохранение и управление микробным разнообразием в среде обитания диких животных имеет важное значение для усилий по обеспечению устойчивости окружающей среды и экосистем в условиях значительных изменений климата", - сказал Сет Борденштейн, директор Центра микробиома штата Пенсильвания. "Команда Беккера проливает яркий свет на важнейшую необходимость целостного понимания того, как изменения среды обитания, вызванные человеком и климатом, будут иметь серьезные последствия для микробного и животного разнообразия и здоровья. Эта работа является одним из основных видов междисциплинарных исследований, которыми занимаются многие исследователи Центра".