Das „Impfen“ von Fröschen kann sie vor einer Pandemie schützen oder auch nicht – aber es bietet eine weitere Möglichkeit zur Erhaltung

Als die COVID-19-Pandemie zum ersten Mal ausbrach, waren es viele Wildtierkrankheitsforscher wie ich waren nicht allzu überrascht.Einige waren neugierig, dass es nicht schon früher passiert war;Schließlich ist es unsere Aufgabe, die Dynamik von Pandemien bei Tieren zu beobachten, zu beschreiben und zu untersuchen.

Amphibien beispielsweise erleben seit Jahrzehnten eine globale Panzoose – die tierische Version einer Pandemie.In den späten 1990er Jahren identifizierten Forscher die Amphibien-Chytrid-Pilz, was die oft tödliche Krankheit verursacht Chytridiomykose, als wahrscheinlicher Schuldiger für den Rückgang und das Aussterben von Fröschen und Salamandern Australien Zu Mittelamerika und anderswo begann das mit 10, 20 oder sogar 30 Jahre zuvor.

Wissenschaftler haben diesen Erreger entdeckt Jeder Kontinent, auf dem Amphibien leben, und das umfangreiche Weltweiter Amphibienhandel hat wahrscheinlich hochtödliche Stämme auf der ganzen Welt verbreitet.Der amphibische Chytrid-Pilz ist in manchen Gegenden weit verbreitet geografische Regionen, und genau wie das Virus, das COVID-19 verursacht, ist es möglich mutieren schnell und neue Formen annehmen, die unterschiedliche Schweregrade der Erkrankung verursachen.

Konservierungstranslokation ist eine zunehmend beliebte Methode zur Wiederherstellung von Arten, deren Population stark zurückgegangen ist.Dabei werden Organismen umgesiedelt, um ausgestorbene Populationen wiederherzustellen, bestehende zu ergänzen oder neue in Gebieten zu etablieren, in denen die Art zuvor nicht vorkam.Wenn jedoch der Amphibien-Chytrid-Pilz in der Landschaft vorherrscht, ist es wahrscheinlich, dass Frösche erneut erkranken, was den Erfolg der Umsiedlung beeinträchtigt.

Um die Rückschläge einer Krankheit zu vermeiden, sind Forscher mit einem Werkzeug oft gegen menschliche Pandemien eingesetzt: Impfungen, die den Impfstoffen ähneln.

In unsere aktuelle Studie, mein Forschungsteam und ich haben uns bedroht geimpft Kalifornische Rotbeinfrösche gegen den Chytrid-Pilz vor der Translokation, indem man sie im Labor dem Chytrid-Pilz aussetzt.Wir wollten sehen, ob wir ihr Immunsystem aktivieren und ihnen einen Vorteil gegenüber dem Pilz verschaffen können, sobald sie freigesetzt werden.Unsere Ergebnisse waren unerwartet.

Nichts, was ein Cocktail nicht heilen kann

Seit 2017 werden im Yosemite-Nationalpark aktiv kalifornische Rotbeinfrösche umgesiedelt Yosemite-Tal, wo der Chytridpilz bereits vorhanden ist.Wir haben ein verwendet kleine Teilmenge dieser verlagerten Frösche in unserer Studie.

Wir haben wilde Froscheier an einem Ort gesammelt, an dem die Art gedeiht, etwa 100 Meilen nordwestlich des Yosemite Valley, und sie dann im Zoo von San Francisco in Gefangenschaft aufgezogen.Nachdem sie sich in junge Frösche verwandelt hatten, badeten wir 20 in einem „Cocktail“ aus vier lebenden, aktiven Pilzstämmen.Nach drei Wochen erhielten sie ein Bad mit einem Antimykotikum, um die Infektion zu stoppen.Weitere 40 Frösche, die dem Pilz nicht ausgesetzt waren, erhielten ebenfalls ein Bad mit einem Antimykotikum.

Dann setzten wir die 20 zuvor infizierten Frösche ein zweites Mal dem Pilz aus, während 20 zuvor nicht infizierte Frösche zum ersten Mal dem Pilz ausgesetzt wurden.Wir wollten sehen, wie Frösche mit einer zweiten Infektion – also solche, die „geimpft“ wurden – im Vergleich zu denen, die nur einmal infiziert waren, abschneiden.

Was wir fanden, war überraschend:35 % der Frösche, die nur einmal infiziert waren, überwanden die Infektion erfolgreich ohne Impfung oder ein Antimykotikum.Dies deutete darauf hin, dass sie ein gewisses Maß an haben angeborene Immunität, Dies bedeutet, dass die erste Verteidigungslinie ihres Immunsystems in der Lage war, den Pilz abzuwehren.Darüber hinaus war die Infektionsrate bei Fröschen, die ein zweites Mal infiziert wurden, insgesamt um 31 % niedriger als bei Fröschen, die nur einmal infiziert waren.Dies deutet darauf hin, dass die impfstoffähnliche Behandlung auch stimulierend wirkt adaptive Immunität, Das bedeutet, dass ihr Immunsystem gelernt hat, den Pilz bereits beim ersten Kontakt zu erkennen und ihn effizienter zu bekämpfen.Keiner der Frösche starb an seinen Pilzinfektionen.

Bevor wir sie in die Wildnis ließen, behandelten wir die Frösche mit einem Antimykotikum und überwachten, um sicherzustellen, dass sie frei von Krankheiten waren.Wir befestigten winzige Sender mit Perlengürteln um ihre Taille, damit wir ihre Infektionen und ihr Überleben über drei Monate hinweg verfolgen konnten.

Unerwarteterweise fanden wir keinen Unterschied in der Krankheitslast zwischen den Fröschen, die noch nie infiziert waren, und denen, die zuvor im Labor infiziert worden waren.Dies deutet darauf hin, dass die Immunisierung dieser Art gegen den Chytrid-Pilz, zumindest in Yosemite, möglicherweise unnötig ist, um ihr Überleben nach der Wiedereinführung zu sichern.

Tatsächlich gedeihen die im Yosemite Valley freigelassenen kalifornischen Rotbeinfrösche drei Jahre nach unserem Experiment und sechs Jahre nach ihrer ersten Umsiedlung.Sie überwintern erfolgreich in den kalten Wintern und schlüpfen im Frühjahr zur Fortpflanzung.

Hoffnung für die Zukunft

Unsere Studie verfolgt einen neuen Ansatz für das neue Impfinstrument gegen den Chytridpilz.Durch die Kombination von Ex-situ- oder Laborexperimenten mit der In-situ- oder Feldimplementierung stellen wir Laborbeobachtungen in der realen Welt auf die Probe.Diese Art von Arbeit stärkt die Zusammenarbeit zwischen Wildtiermanagern und Zoos, die zunehmend benötigt wird Die Krise der Artenvielfalt beschleunigt sich.

Obwohl die kalifornischen Rotbeinfrösche im Yosemite Valley offenbar keine Impfungen benötigten, heißt das nicht, dass andere gefährdete Amphibienarten auf der ganzen Welt keine Impfungen benötigen.Untersuchungen zu Chytrid-Impfungen bei anderen Arten ergaben gemischte Ergebnisse, die von reichten verbessert das Überleben nicht Zu Reduzierung der Infektionslast mit einer erhöhten Überlebensrate verbunden.Eine der größten Herausforderungen dieses Naturschutzansatzes besteht darin, dass diese Immunität nicht auf nachfolgende Generationen übertragen wird, selbst wenn die Impfung die Überlebensrate nach der ersten Freisetzung erhöht.

Es gibt jedoch Hoffnung.Forscher arbeiten daran, das zu identifizieren genetische Signaturen, die mit der Immunität verbunden sind zum Chytridpilz.Im Erfolgsfall können Zuchtprogramme künstlich selektieren – und vielleicht sogar Gen-Edit – Schutzmerkmale, um den Fröschen einen Vorsprung vor einem Krankheitserreger zu verschaffen, der Amphibienpopulationen weltweit vernichtet hat.