兩棲類的啟示:病毒與真菌的生存之戰
一種影響全球兩棲動物的毀滅性真菌可能會被一種新發現的病毒感染。加州大學河濱分校的研究人員正在探索如何設計這種病毒,以減緩或阻止真菌疾病的傳播,從而有可能拯救眾多兩棲動物物種,使其免於衰退或滅絕。
科學家發現了一種可感染兩棲類致命真菌的病毒,為防治這種導致全球青蛙和蟾蜍數量大幅下降的疾病帶來了希望。
幾乎各大洲都有一種真菌在肆虐青蛙和蟾蜍,這種真菌可能有一個致命弱點。科學家發現了一種能感染這種真菌的病毒,這種病毒可以用來拯救兩棲動物。
Batrachochytrium dendrobatidis或Bd 真菌肆虐青蛙和蟾蜍的皮膚,最終導致心臟衰竭。迄今為止,這種真菌已導致500 多種兩棲動物物種減少,90 種物種可能滅絕,其中包括錫耶拉山脈的黃腿山蛙和巴拿馬金蛙。
病毒是潛在的救星
最新發表在《當代生物學》(Current Biology)雜誌上的一篇論文記錄了一種病毒的發現,這種病毒可感染巴氏桿菌,並可用於控制這種真菌疾病。
發現這種病毒的加州大學河濱分校研究人員對其發現的意義感到興奮。除了幫助他們了解真菌病原體是如何產生和傳播的,這項發現也為結束他們所說的全球兩棲動物大流行帶來了希望。
巴拿馬金蛙瀕臨滅絕。圖片來源:Brian Gratwicke/美國魚類和野生動物管理局
兩棲類:重要的環境指標
“青蛙能控制害蟲、農作物害蟲和蚊子。如果它們在世界各地的數量崩潰,那將是毀滅性的,”UCR 微生物學博士生、論文作者馬克-雅庫布(Mark Yacoub)說。 「它們也是氣候變遷煤礦中的金絲雀。隨著氣溫升高,紫外線越來越強,水質越來越差,青蛙會對此做出反應。如果它們滅絕了,我們就失去了一個重要的環境訊號。”
雅庫布說,在20 世紀90 年代末之前,Bd 並不普遍,但後來”青蛙突然開始死亡”。
當他們發現Bd 感染病毒時,Yacoub 和UCR 微生物學教授Jason Stajich 一直在研究Bd 的族群遺傳學,希望能更了解Bd 的來源和變異情況。
真菌Bd 的孢子產生結構。圖片來源:Mark Yacoub/UCR
解密病毒與真菌的相互作用
「我們想了解在非洲、巴西和美國等地,不同的真菌菌株有什麼不同,就像人們研究COVID-19的不同菌株一樣,」Stajich說。為此,研究人員使用了DNA定序技術。在檢查數據時,他們注意到有些序列與真菌的DNA 不匹配。 “我們意識到,這些額外的序列組合在一起,具有病毒基因組的特徵。”
此前,研究人員曾尋找Bd 病毒,但沒有找到。這種真菌本身很難研究,因為需要複雜的程序才能讓它在實驗室中存活。
Stajich 說:「這也是一種難以追蹤的真菌,因為它們的生命階段是運動的,它們有鞭毛,就像精子的尾巴,遊來游去。”
此外,感染Bd 的病毒很難找到,因為大多數已知的感染真菌的病毒(稱為真菌病毒)都是RNA病毒。然而,這種病毒是一種單股DNA 病毒。透過研究DNA,研究人員可以看到卡在真菌基因組中的病毒。
Stajich 實驗室平板上的Bd 菌落。圖片來源:Mark Yacoub/UCR
未來研究與兩棲類的免疫力
似乎只有某些菌株的基因組中含有病毒。但受感染的菌株似乎與未受感染的菌株表現不同。當這些菌株帶有病毒時,它們產生的孢子就會減少,因此病毒傳播的速度就會減慢。但它們的毒性也可能更強,殺死青蛙的速度更快。
目前,病毒基本上被困在真菌基因組中。研究人員最終想克隆這種病毒,看看人工感染的Bd 菌株是否也能產生較少的孢子。由於真菌的某些菌株會受到感染,而有些菌株則不會,這凸顯了研究一種真菌的多個菌株的重要性。
展望未來,研究人員希望深入了解病毒的運作方式。 「我們不知道病毒如何感染真菌,如何進入細胞,」雅庫布說。 「如果我們要設計病毒來幫助兩棲動物,我們就需要這樣的問題的答案,在一些地方,似乎有一些兩棲動物物種獲得了對Bd 的抗藥性。與COVID 一樣,免疫力的積累也是緩慢的。我們希望協助大自然順其自然。”
編譯自: ScitechDaily