Bacteriile de pe pielea broaștelor oferă protecție împotriva unei ciuperci mortale
Comunitățile de bacterii care trăiesc pe pielea broaștelor pot juca un rol esențial în protejarea acestora împotriva unei boli fungice letale, arată un studiu realizat de o echipă condusă de cercetători de la Universitatea de Stat din Pennsylvania. Lucrarea, publicată în revista Animal Microbiome, a identificat o relație cauzală între microbiotul cutanat al broaștelor și capacitatea lor de a supraviețui unui agent patogen fungic care reprezintă o amenințare majoră pentru amfibienii din întreaga lume.
„Aceasta este una dintre cele mai clare demonstrații că bacteriile naturale de pe pielea gazdei pot constitui o linie de apărare împotriva unui patogen care a devastat populațiile de amfibieni la nivel global”, a declarat Gui Becker, profesor asociat de biologie în cadrul Colegiului Eberly de Științe al Universității de Stat din Pennsylvania și autor principal al studiului. „Unul dintre mesajele cheie ale acestui studiu este că nu contează doar diversitatea acestor bacterii, ci funcția lor protectoare.”
Agentul patogen implicat este o ciupercă chitridă numită Batrachochytrium dendrobatidis, cunoscută și sub denumirea de Bd, care provoacă leziuni ale pielii la amfibieni și, în final, insuficiență cardiacă.
Pentru a testa modul în care comunitățile bacteriene asociate pielii pot proteja broaștele tropicale împotriva bolii, echipa de cercetare a realizat un experiment de laborator în Brazilia, concentrându-se pe două specii: Haddadus binotatus și Ischnocnema henselii. Designul experimental le-a permis să înțeleagă efectul suprimării microbiomului asupra riscului de boală la aceste amfibieni. Pe parcursul studiului, cercetătorii au folosit secvențierea ADN pentru a identifica bacteriile care trăiesc pe pielea fiecărei broaște și pentru a compara modul în care aceste comunități bacteriene prezic starea de sănătate a gazdei.
Echipa a constatat că o specie, H. binotatus, tolera în mod natural ciuperca atunci când microbiomul cutanat sănătos o putea ajuta să se protejeze de infecție. Când această comunitate protectoare de bacterii a fost suprimată cu antibiotice, broaștele au devenit mai susceptibile de a dezvolta semne ale bolii. În schimb, a doua specie, I. henselii, a rămas foarte susceptibilă la ciupercă indiferent de suprimarea microbiomului, ceea ce indică faptul că speciile diferite de broaște se bazează pe strategii diferite pentru a se apăra împotriva bolii.
„Observăm un contrast izbitor: o specie are una dintre cele mai mari prevalențe ale ciupercii, în timp ce cealaltă nu prezintă infecții în mediul sălbatic. Acest lucru le-a făcut o pereche perfectă pentru a înțelege ce rol ar putea juca microbiomul”, a declarat Laura Schuck, doctorandă în cadrul Programului Intercolegial de Studii Doctorale în Ecologie al Universității de Stat din Pennsylvania și autoarea principală a studiului. „Timp de ani de zile am știut că broasca tropicală H. binotatus se infecta rareori cu ciuperca în mediul sălbatic, dar nu știam de ce. Acum știm. Acest studiu ne-a dus de la corelație la dovezi experimentale că microbiomul este cu adevărat important împotriva acestei boli.”
Identificarea bacteriilor protectoare a fost o muncă minuțioasă, au spus cercetătorii. Schuck a cultivat aproximativ 700 de tulpini de bacterii de pe pielea broaștelor, a crescut fiecare tulpină în cultură și a expus ciuperca chitridă la produșii lor chimici, urmărind creșterea fungică timp de o săptămână. Echipa a secvențiat apoi fiecare cultură, construind o bază de date de referință personalizată care a asociat identitatea bacteriană cu puterea de inhibare a ciupercii. Astfel, au putut stabili ce bacterii protectoare erau prezente pe fiecare broască și când.
„Am proiectat experimentul la două niveluri”, a explicat Becker. „Mai întâi, un test simplu de tip da-sau-nu pentru a vedea dacă microbiomul contribuie la apărarea împotriva bolii, apoi am aprofundat funcția fiecărei bacterii, construind o bază de date de referință. Aceste două verificări împreună ne-au permis să testăm mecanismele specifice de apărare ale microbiomului.”
Următorul pas, au spus cercetătorii, este să analizeze mai îndeaproape modul în care broaștele își recrutează microbiomul cutanat protector din mediul natural, cu scopul de a proteja habitatele care susțin microbii benefici.
„Dacă înțelegem cum această broască recrutează și menține bacteriile benefice, putem începe să înțelegem cum funcționează microbiomul ca apărare naturală și ce trebuie să protejăm în mediu pentru a menține acele bacterii disponibile pentru amfibieni și alte vertebrate pe cale de dispariție”, a spus Schuck.
