ทำไมกบบางตัวถึงรอดจากโรคเชื้อราที่ฆ่าได้

การศึกษาว่ากบพัฒนาความต้านทานตามธรรมชาติต่อโรคได้อย่างไรสามารถช่วยปกป้องสายพันธุ์ที่ลดลงได้

Anna Savage เดินป่าในบึงฟลอริดาเพื่อมองหากบ เธอเห็นสัตว์สีดำวาววับกระโดดอยู่ในหญ้าหนองบึง มันคือกบจิ้งหรีดตัวเล็ก ไม่ใหญ่กว่าแมลง เธอกำลังตามล่าผู้ติดเชื้อ และกบสองสามตัวก็สามารถเอาชีวิตรอดได้

การเรียนรู้สิ่งที่ทำให้กบเหล่านี้มีความพิเศษอาจเป็นกุญแจสำคัญในการจัดการโรคระบาดจากเชื้อรา

Savage เป็นนักชีววิทยากบที่มหาวิทยาลัย Central Florida ในออร์แลนโด เธอจับสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำเหมือนกบจิ้งหรีดตัวเล็กตัวนี้เพื่อเก็บตัวอย่างเซลล์ผิวของพวกมัน เธอต้องการรู้ว่าตัวไหนเป็นเชื้อราที่ฆ่าได้ กบจำนวนมากเสียชีวิตจากโรคผิวหนังที่เป็นสาเหตุ แต่เชื้อราไม่ได้ฆ่ากบที่ติดเชื้อทุกตัว ซาเวจพยายามหาสาเหตุว่าทำไม เธอคิดว่ามันอาจเกี่ยวข้องกับยีนของสัตว์

สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ ได้แก่ กบ คางคก ซาลาแมนเดอร์ และนิวท์ และโดยรวมแล้ว Savage ตั้งข้อสังเกตว่า “สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำกำลังมีปัญหา” การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าประชากรลดลงมากกว่าสี่ในทุก ๆ 10 ของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำของโลก เกือบหนึ่งในสามถูกคุกคามด้วยการสูญพันธุ์ และนั่นอาจส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม สัตว์เหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของห่วงโซ่อาหาร พวกมันกินแมลงที่น่ารำคาญเช่นแมลงวันและยุง สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกเป็นแหล่งอาหารที่สำคัญสำหรับนก สัตว์เลื้อยคลาน และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิด

การสูญเสียพื้นที่ชุ่มน้ำทั่วโลกและแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำที่สำคัญอื่นๆ อาจทำให้ประชากรบางส่วนหดตัวลง โรคกบทำให้เกิดการลดลงอย่างมากเช่นกัน แหล่งที่มาของมันคือเชื้อราเซลล์เดียวที่เรียกว่าไคทริด (KIH-trid) โรคเชื้อราเรียกว่า mycoses (My-KO-sees) อันนี้เรียกว่า chytridiomycosis (Kih-TRID-ee-oh-my-KO-sis)

ในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา การติดเชื้อนี้ได้แพร่กระจายไปทั่วโลก เชื้อราอาศัยอยู่ในพื้นที่ชุ่มน้ำและบ่อน้ำ ไม่มีใครรู้แน่ชัดว่าไครไตรด์มาจากไหนก่อน แต่เมื่อติดเชื้อที่ผิวหนัง กบจำนวนมากตอนนี้ป่วยและตาย

คำถามใหญ่คือเหตุใดกบบางตัวจึงรอดชีวิตมาได้ ตอนนี้ Savage คิดว่าเธอมีคำตอบ: ระบบภูมิคุ้มกันของพวกเขา

การกลายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์ปกป้องกบบางตัว

ระบบภูมิคุ้มกันเป็นระบบป้องกันตามธรรมชาติของร่างกายจากการเจ็บป่วยและการบาดเจ็บ Savage ได้ศึกษาว่าระบบนี้มีความแตกต่างกันอย่างไรในกบที่ไคทริดฆ่าและกบที่รอดชีวิต งานนี้เริ่มต้นขึ้นเมื่อไม่กี่ปีก่อนขณะที่เธอเป็นนักศึกษาระดับปริญญาเอกที่ Cornell University ในเมือง Ithaca รัฐนิวยอร์ค เบาะแสแรกของเธอมาจากกลุ่มกบเสือดาวที่ลุ่มที่เธอศึกษาในรัฐแอริโซนา เชื้อราได้ทำให้สัตว์เหล่านี้ติดเชื้อ

ยีนกลายพันธุ์หรือเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา สิ่งเหล่านี้สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของยีนของระบบภูมิคุ้มกัน ประเภทของการเปลี่ยนแปลงที่ช่วยให้กบเสือดาวรอดจากเชื้อรากลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นในบางประชากร Savage ค้นพบ

เธอและ Kelly R. Zamudio จาก Cornell University เพิ่งแบ่งปันข้อมูลใหม่เหล่านี้ ปรากฏในวันที่ 23 มีนาคมใน Proceedings of the Royal Society B.

กบที่มียีนที่ช่วยให้พวกมันรอดจากโรคจะถ่ายทอดยีนเหล่านั้นไปยังลูกหลานของพวกมัน Savage อธิบาย ลูกหลานเหล่านี้จะรอดจากเชื้อราได้เช่นกัน ในที่สุดกบจำนวนมากขึ้นจะเป็นผู้รอดชีวิตจากยีนเหล่านั้น กระบวนการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมภายในประชากรนี้เรียกว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติ เป็นปัจจัยขับเคลื่อนการวิวัฒนาการของสายพันธุ์

วิวัฒนาการของการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญภายในสปีชีส์อาจใช้เวลาหลายพันหรือหลายล้านปี แต่เมื่อมีแรงกดดันในการคัดเลือกที่รุนแรงมาก เช่น โรคไคทริด สายพันธุ์หนึ่งอาจไม่มีความหรูหราเป็นเวลาหลายล้านปี กบสายพันธุ์ที่ไม่มียีนที่เหมาะสมหรือปรับตัวไม่ได้จะถูกกำจัดในทันที

การวิจัยของ Savage แสดงให้เห็นว่าในกลุ่มกบเสือดาวแอริโซนาบางกลุ่ม ระบบภูมิคุ้มกันมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว — กว่าสองสามทศวรรษ — เพื่อจัดการกับเชื้อราที่ฆ่าได้ วิวัฒนาการที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วที่คล้ายกันนี้พบเห็นได้ในสปีชีส์อื่นๆ ที่ต้องเผชิญกับภัยคุกคามร้ายแรงต่อการอยู่รอดของพวกมัน

การค้นพบนี้มีความสำคัญเนื่องจากแสดงให้เห็นว่า “ในช่วงเวลาอันสั้น กบในป่าที่ไม่เคยมีภูมิคุ้มกันมาก่อนอาจสามารถพัฒนาการป้องกันตามธรรมชาติต่อไคทริด” เจสัน โรห์ร์กล่าว เขาเป็นนักชีววิทยากบที่มหาวิทยาลัยเซาท์ฟลอริดาในแทมปา เขาเองก็ศึกษาระบบภูมิคุ้มกันของกบด้วย แต่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานวิจัยชิ้นใหม่นี้

สิ่งสำคัญคือต้องปกป้องสถานที่ที่กบอาศัยอยู่ ทั้ง Rohr และ Savage เถียงกัน การคัดเลือกโดยธรรมชาติจะไม่ทำงานหากจำนวนประชากรของสปีชีส์ลดลงจนถึงจุดที่ยีนป้องกันที่ช่วยให้สัตว์ต่อสู้กับโรคได้หายไปแล้ว

Savage กำลังดูกบฟลอริดา จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีใครรายงานการเสียชีวิตของกบที่สำคัญจากเชื้อราไคทริดในรัฐนั้น ไม่ได้หมายความว่าไม่มีโรค พบกบจำนวนมากที่มีเชื้อราบนผิวหนัง หากนักวิทยาศาสตร์เข้าใจมากขึ้นว่ากบในป่าพัฒนาการป้องกันตามธรรมชาติต่อโรคเชื้อรานี้ได้อย่างไร พวกเขาอาจหาวิธีหยุดยั้งการแพร่กระจายได้ เธอกล่าว และปกป้องกบเหล่านั้นที่ไม่มีภูมิคุ้มกัน

 

ป้องกันกบ-sicles

สารเคมีสามชนิดช่วยให้กบบางตัวไม่แข็งตัวจนตาย

กบไม้อลาสก้ายังสามารถอยู่รอดได้แม้ในสภาพอากาศที่หนาวจัด แน่นอนว่าน้ำในร่างกายมากถึงสองในสามอาจกลายเป็นน้ำแข็งได้ แต่ด้วยการละลายอย่างช้าๆ พวกมันจะฟื้นคืนชีพ นักวิทยาศาสตร์รายงานว่ามันทำอย่างไร: กรวยผลิตสารป้องกันการแข็งตัวตามธรรมชาติ

กบไม้อาศัยอยู่ตามแนวกว้างของทวีปอเมริกาเหนือ ช่วงของพวกมันครอบคลุมตั้งแต่จอร์เจียจนถึงแคนาดาและไปจนถึงป่าอาร์กติกของอลาสก้า แต่สมาชิกของสายพันธุ์นี้ (Rana sylvatica) ไม่ได้พบกับฤดูหนาวที่รุนแรงเท่ากัน อุณหภูมิต่ำสุดเฉลี่ยในเดือนมกราคมในรัฐโอไฮโออยู่ที่ 5 องศาเซลเซียส (23 องศาฟาเรนไฮต์) ที่ซึ่งกบเหล่านี้อาศัยอยู่ในอลาสก้า อุณหภูมิในเดือนมกราคมอาจถึง 28° C. (-18.4° F.) ที่หนาวเย็นมาก!

นักชีววิทยารู้ว่าสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำเหล่านี้สามารถทนต่อสภาพอากาศที่หนาวเย็นได้ แต่ไม่มีใครเข้าใจว่าคนในอลาสก้ารอดจากความหนาวเย็นได้อย่างไร ดังนั้น Jon Costanzo และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Miami University ใน Oxford, Ohio ได้ทำการสอบสวน พวกเขารวบรวมกบไม้จากโอไฮโอและอลาสก้าและนำพวกมันไปที่ห้องแล็บ จากนั้นพวกเขาก็สังเกตสัตว์เหล่านี้อย่างใกล้ชิดหลังจากแช่แข็งและละลายพวกมัน

น้ำแข็งก่อตัวขึ้นในผิวหนังและกล้ามเนื้อของกบไม้ที่อาศัยอยู่ในอลาสก้าน้อยกว่าในสายพันธุ์จากโอไฮโอ ทีมของ Costanzo ยังพบว่าเลือดและเนื้อเยื่อของกบอลาสก้ามีระดับน้ำตาล ยูเรีย (ของเสียในปัสสาวะ) สูงขึ้น และสารเคมีอีกชนิดที่ไม่สามารถระบุได้ นักวิจัยแนะนำว่าสารเคมีเหล่านี้ลดจุดเยือกแข็งของกบอลาสก้า ระดับของสารป้องกันการแข็งตัวนี้สูงมากในสมอง

ดังนั้น ปรากฏว่ากบที่สัมผัสกับอุณหภูมิที่เย็นจัด ได้พัฒนาวิธีพิเศษในการรับมือจากการแช่แข็งจนตาย

 

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ dominique-photographe.com