Forscher finden heraus, dass Dürre zu tödlichen Amphibienkrankheiten führen kann

Kürbiskröten sind in Schwierigkeiten. Laut einer neuen Studie eines internationalen Forschungsteams stören zunehmend schwere Dürren das Mikrobiom der daumennagelgroßen Orangenfrösche und machen sie möglicherweise anfällig für eine tödliche Pilzkrankheit. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ungewöhnliche Niederschlagsmuster, die aufgrund des Klimawandels und der Abholzung voraussichtlich noch schlimmer werden, die für beide Seiten vorteilhaften Beziehungen zwischen Wildtieren und Mikroorganismen stören und zu einem Rückgang der Artenvielfalt führen können.

Die Forscher unter der Leitung der Penn State-Doktorandin Shannon Buttimer und des Biologieprofessors Guilherme Becker, veröffentlicht ihre Erkenntnisse in Ökologiebriefe. Die Arbeit wurde auf dem Cover der Januar-Ausgabe der Zeitschrift vorgestellt.

Während einer Kampagne zur Probenahme der Hautbakterien der Kürbiskröten für seine Masterarbeit fand Co-Autor Diego Moura-Campos neun tote oder sterbende Frösche. Später wurde bestätigt, dass sie an Chytridiomykose gestorben waren, einer Pilzkrankheit, die durch Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) verursacht wird und eine Bedrohung für Amphibienpopulationen weltweit darstellt. Kürbiskröten verfügen wie viele andere Amphibien über natürliche Bd-hemmende Bakterien auf ihrer Haut. Diese Mikroben sollten zum Schutz vor dem Pilz beitragen. Warum starben diese Frösche und warum auf einmal?

„Es kommt sehr selten vor, dass Amphibien in freier Wildbahn sterben, ganz zu schweigen davon, dass man vor und während eines Ausbruchs Proben gesammelt hat“, sagte Buttimer, die im Intercollege Graduate Degree Program des Huck Institutes of the Life Sciences promoviert Ökologie.

Buttimer erklärte, dass die Abholzung dieser Region und des Amazonas-Regenwaldes zu einer größeren Variabilität der Niederschläge geführt habe – einer längeren Dürredauer und umgekehrt zu stärkeren Niederschlagsperioden. „Der Ausbruch fiel mit einigen der geringsten Niederschläge in der Region in den letzten 60 Jahren zusammen, also machten wir uns daran, zu untersuchen, ob es einen Zusammenhang zwischen der Dürre, dem Hautmikrobiom und dem Absterben geben könnte.“

Anhand von 237 Hautabstrichproben, die im Laufe eines Jahres gesammelt wurden, sequenzierten die Forscher die Hautmikrobiome der Kröten genetisch und verglichen diese Informationen mit einer Referenzdatenbank von Hautmikroben, die als Bd-Inhibitoren identifiziert wurden – Bakterien, die eine schützende Wirkung gegen den Amphibien-Chytrid-Pilz ausüben . Die AmphiBac-Datenbank, organisiert von Doug Woodhams, Assistenzprofessor für Biologie an der University of Massachusetts, Boston, und 25 Co-Autoren, enthält eine wachsende Liste von DNA-Sequenzen von Mikroben, deren hemmende Eigenschaften gegen Bd in kontrollierten Laborexperimenten getestet wurden.

Die Forscher fanden heraus, dass Kröten-Mikrobiome, die nach Perioden mit überdurchschnittlichen Niederschlägen beprobt wurden, häufiger bekannte Bd-Inhibitoren enthielten. Im Gegensatz dazu gab es einen Monat nach der Dürre im Mikrobiom der Kröten weniger bekannte Bd-hemmende Bakterien. Der Befund deutet laut Forschern darauf hin, dass Dürre die Häufigkeit einiger Bd-hemmender Bakterien verringern und die Kröten anfällig für die Pilzkrankheit machen könnte.

Die Forscher untersuchten auch Kennzahlen zur Diversität des Mikrobioms wie Artenreichtum und -zusammensetzung. Insgesamt stellten die Forscher fest, dass ein höherer Artenreichtum mit einer geringeren Infektionsschwere verbunden war. Auch die Zusammensetzung des Mikrobioms wurde nach Perioden mit geringem Niederschlag variabler, was darauf hindeutet, dass das Mikrobiom der Kröten möglicherweise in einen Zustand übergegangen ist, der als Dysbiose bekannt ist und in dem es weniger stabil und weniger funktionsfähig wird. Laut Forschern könnten diese höhere Variabilität und der Verlust wichtiger schützender Mikroben zur Zunahme von Chytridiomykose-Infektionen beitragen.

Während weitere Experimente erforderlich sind, um die kausalen Mechanismen zu verstehen, die das Hautmikrobiom und die Bd-Dynamik beeinflussen, unterstreichen die Forscher, dass diese Studie die Bedeutung der Berücksichtigung der Mikrobiomgesundheit bei der Bewertung von Populationen unterstreicht, die durch Klimawandel, Lebensraumverlust und Krankheiten bedroht sind.

„Ich hoffe, dass unsere Ergebnisse die Menschen dazu ermutigen werden, darüber nachzudenken, wie Abholzung und Klimawandel unsichtbare Symbiosen zerstören und zu Folgen auf Bevölkerungsebene führen“, sagte Buttimer.

Zu den Co-Autoren der Studie gehören Diego Moura-Campos von der Australian National University; Sasha E. Greenspan, Wesley J. Neely, University of Alabama; Lucas Ferrante, Universidade Federal do Amazonas; Luís Felipe Toledo, Universidade Estadual de Campinas.