Als die COVID-19-Pandemie zum ersten Mal auftauchte, viele Wildtierkrankheitsforscher wie ich waren nicht allzu überrascht. Einige waren fasziniert, dass es nicht früher passiert war; Schließlich ist es unsere Aufgabe, die Dynamik einer Pandemie bei Tieren zu beobachten, zu beschreiben und zu untersuchen.
Amphibien zum Beispiel erleben seit Jahrzehnten eine globale Panzootie – die tierische Version einer Pandemie. In den späten 1990er Jahren identifizierten Forscher die Amphibien-Chytrid-Pilzdie die oft tödliche Krankheit verursacht Chytridiomykoseals wahrscheinlicher Schuldiger hinter dem Rückgang und Aussterben von Frosch und Salamander Australien zu Zentralamerika und anderswo, die 10, 20 oder sogar begannen Vor 30 Jahren.
Wissenschaftler haben diesen Erreger auf gefunden jedem Kontinent, den Amphibien bewohnenund das umfangreiche Weltweiter Amphibienhandel hat wahrscheinlich hochtödliche Stämme auf der ganzen Welt verbreitet. Der Amphibien-Chytrid-Pilz ist teilweise weit verbreitet geografische Regionenund wie das Virus, das COVID-19 verursacht, kann es das schnell mutieren und nehmen neue Formen an, die unterschiedliche Schweregrade der Krankheit verursachen.
Erhaltungstranslokation ist eine zunehmend beliebte Methode zur Wiederherstellung von Arten, die einen starken Bevölkerungsrückgang erlebt haben. 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 der Amphibien-Chytrid-Pilz jedoch in der Landschaft weit verbreitet ist, werden Frösche wahrscheinlich wieder krank, was den Erfolg der Umsiedlung behindert.
Um die Rückschläge von Krankheiten zu vermeiden, sind Forscher mit einem Werkzeug oft eingesetzt gegen menschliche Pandemien: Impfungen ähnlich wie Impfstoffe.
In unsere aktuelle Studiemein Forschungsteam und ich geimpft bedroht Kalifornische Rotfußfrösche gegen Chytridpilz vor der Translokation, indem sie im Labor dem Chytridpilz ausgesetzt werden. Wir wollten sehen, ob wir ihr Immunsystem aktivieren und ihnen einen Vorteil gegenüber dem Pilz verschaffen können, sobald sie freigelassen werden. Unsere Ergebnisse waren unerwartet.
Nichts, was ein Cocktail nicht heilen kann
Seit 2017 setzt der Yosemite-Nationalpark aktiv kalifornische Rotfußfrösche um Yosemite-Tal, wo der Chytrid-Pilz bereits vorhanden ist. Wir haben a kleine Teilmenge dieser umgesiedelten 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 in Gefangenschaft im Zoo von San Francisco aufgezogen. Nachdem sie sich in jugendliche Frösche verwandelt hatten, badeten wir 20 in einem „Cocktail“ aus vier lebenden, aktiven Stämmen des Pilzes. 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.
Weltweit verschwinden viele Amphibien.
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 Zweitinfektion – nämlich solche, die „geimpft“ wurden – im Vergleich zu denen, die nur einmal infiziert wurden.
Was wir herausfanden, war überraschend: 35 % der infizierten Frösche konnten die Infektion nur einmal erfolgreich ohne Impfung oder ein Antimykotikum beseitigen. Dies deutete darauf hin, dass sie ein gewisses Maß an haben angeborene Immunität, was bedeutet, dass die erste Verteidigungslinie ihres Immunsystems den Pilz abwehren konnte. Darüber hinaus hatten Frösche, die ein zweites Mal infiziert wurden, eine insgesamt um 31 % niedrigere Infektionsrate als solche, die nur einmal infiziert wurden. Dies legt nahe, dass die impfstoffähnliche Behandlung auch durch Stimulierung wirkt adaptive Immunität, was bedeutet, dass ihr Immunsystem gelernt hat, den Pilz von ihrer ersten Exposition an zu erkennen und ihn effizienter abzuwehren. Keiner der Frösche starb an seiner Pilzinfektion.
Bevor wir sie in die Wildnis entlassen, behandelten wir die Frösche mit einem Antimykotikum und überwachten sie, 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 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 eine Immunisierung dieser Art gegen Chytrid-Pilz, zumindest in Yosemite, möglicherweise unnötig ist, um ihr Überleben nach der Wiedereinbürgerung sicherzustellen.
Tatsächlich gedeihen die im Yosemite Valley ausgesetzten kalifornischen Rotfußfrösche drei Jahre nach unserem Experiment und sechs Jahre nach ihrer ersten Umsiedlung. Sie überwintern erfolgreich durch die kalten Winter und tauchen früh im Frühjahr zur Fortpflanzung auf.
Hoffnung für die Zukunft
Unsere Studie verfolgt einen neuen Ansatz für das aufkommende Instrument der Impfung gegen den Chytrid-Pilz. Indem wir Ex-situ- oder Laborexperimente mit In-situ- oder Feldversuchen kombinieren, stellen wir Laborbeobachtungen in der realen Welt auf die Probe. Diese Art der Arbeit stärkt die Zusammenarbeit zwischen Wildtiermanagern und Zoos, die zunehmend benötigt werden Biodiversitätskrise beschleunigt sich.
Obwohl kalifornische Rotfußfrösche im Yosemite Valley anscheinend keine Impfungen benötigten, bedeutet dies nicht, dass andere gefährdete Amphibienarten auf der ganzen Welt dies nicht tun. Untersuchungen zu Chytrid-Inokulationen bei anderen Arten hatten gemischte Ergebnisse, die von verbessert das Überleben nicht zu Verringerung der Infektionslast mit erhöhtem Überleben verbunden. Eine der größten Herausforderungen dieses Ansatzes zur Erhaltung besteht darin, dass selbst wenn die Impfung das Überleben nach der Erstfreisetzung erhöht, diese Immunität nicht auf nachfolgende Generationen übertragen wird.
Es gibt jedoch Hoffnung. Forscher arbeiten daran, die zu identifizieren genetische Signaturen im Zusammenhang mit der Immunität zum Chytridpilz. Bei Erfolg können Zuchtprogramme künstlich selektieren – und vielleicht sogar Gen-Bearbeitung– Schutzeigenschaften, um Fröschen einen Vorteil gegenüber einem Krankheitserreger zu verschaffen, der weltweit Amphibienpopulationen verwüstet hat.
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