Дієта ex situ впливає на бактеріальну спільноту, пов’язану зі шкірою червонооких деревних жаб

Філіальний факультет наук про життя, Університет Манчестера, Манчестер, Великобританія

Філіал Факультет наук про життя, Університет Манчестера, Манчестер, Великобританія, Департамент екологічних наук, Vrije Universiteit Amsterdam, Амстердам, Нідерланди

Факультет природничих наук, Університет Манчестера, Манчестер, Великобританія, FrogLife, Пітерборо, Великобританія

Приналежність Честерського зоопарку, Честер, Великобританія

Філіальний факультет наук про життя, Університет Манчестера, Манчестер, Великобританія

Рейчел Е. Антвіс,
Рейчел Л. Хаворт,
Даніель Дж. П. Енгельмоер,
Вікторія Огілві,
Андреа Л. Фіджетт,
Річард Ф. Преціозі

Цифри

Анотація

Цитування: Antwis RE, Haworth RL, Engelmoer DJP, Ogilvy V, Fidgett AL, Preziosi RF (2014) Дієта Ex situ впливає на бактеріальну спільноту, пов’язану зі шкірою червонооких деревних жаб (Agalychnis callidryas). PLoS ONE 9 (1): e85563. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0085563

Редактор: Габріеле Берг, Грацький технологічний університет (TU Graz), Австрія

Отримано: 7 жовтня 2013 р .; Прийнято: 3 грудня 2013 р .; Опубліковано: 9 січня 2014 року

Фінансування: Ця робота була підтримана студентством Ради з біотехнологій та біологічних наук до REA. Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Спільноти симбіотичних бактерій зазвичай зустрічаються як у зв’язку з тваринами, так і з рослинами. Часто бактеріальне співтовариство надає господареві певну перевагу в обмін на взаємну користь, наприклад, поживні речовини та відповідне мікросередовище існування та розмноження [1], [2]. Різноманітність бактерій відіграє важливу роль у визначенні стабільності та стійкості громади до власних чи зовнішніх збурень, таких як стрес, зміна навколишнього середовища чи вторгнення патогенів [3] - [6]. Наприклад, Dillon et al. [6] продемонстрували значну зворотну залежність між видовим багатством кишки сарани (Schistocerca gregaria) та зростанням патогенних бактерій (Serratia marcescens), а також значним зменшенням кількості заражених особин із збільшенням бактеріального співтовариства різноманітність.

Зростає кількість досліджень, які показують, що бактеріальна спільнота, пов’язана зі шкірою земноводних, може впливати на сприйнятливість господаря до ряду інфекційних захворювань (наприклад, посилання [1], [2], [7] - [12]). Бактерії, пов’язані зі шкірою земноводних, можуть захистити господаря від патогенної інфекції; а) посилення конкуренції за простір та ресурси; b) зміна мікросередовища шкіри земноводних для запобігання колонізації патогенних мікроорганізмів; c) вироблення антимікробних препаратів, які вбивають або пригнічують ріст патогенних мікроорганізмів [1], [11], [13]. Наприклад, Woodhams et al. [9] виявили, що популяція Rana sierrae, що зберігається з Batrochochytrium dendrobatidis (Bd; гриб хітрид амфібій) в Національному парку Йосеміті (США), має значно більше осіб з принаймні одним штамом бактерій Bd, пов’язаним із шкірою, ніж сусідня популяція мускуси Рани, яка не піддавалась грибу хитридів, а згодом вимерла, коли Bd поширився на цю територію. Лам та співавт. [12] порівняв ту саму популяцію R. sierrae з іншою Bd-наївною популяцією R. muscosa у цій області та виявив подібні частки особин у кожній популяції, яка приймала принаймні один бактеріальний штам проти Bd, і ця популяція R. muscosa вдалося зберегти, коли через рік з’явився гриб хітрид.

В даний час досліджується використання анти-Bd бактерій як потенційного пробіотичного захисту проти хитридного грибка [14]. Було показано, що потенційні пробіотичні бактерії можуть успішно встановлюватися на шкірі земноводних як безпосередньо, так і шляхом переносу з навколишнього середовища, з подальшим збільшенням метаболітів анти-Bd на шкірі та суттєвим збільшенням росту та виживання при дії зооспор Bd [ 15] - [17]. Крім того, було виділено цілий ряд бактерій, що продукують молочну кислоту, які в природі зустрічаються на американських жабах-биках (Lithobates catesbeianus), і дослідження in vitro показують, що інокуляція цих бактерій у полоні може запобігти та/або лікувати бактеріальну септицемію, як окремо, так і як багатоштамовий пробіотик [18] - [21]. Тому наявність правильного скупчення бактерій на шкірі земноводних, ймовірно, буде важливою для захисту їх від інфекційних захворювань.

Земноводні в дикій природі мають відносно високий вплив бактерій через передачу навколишнього середовища (наприклад, рослини, ґрунт, вода) та через взаємодію з обома особами (наприклад, перенесенням матері чи батька та перенесення під час спарювання) та іншими видами [2], [22] - [24]. На відміну від них, амфібії, що перебувають у полоні, майже напевно взаємодіють із меншою кількістю особин, а також відчувають менш різноманітне та неоднорідне середовище, завдяки якому можна отримати бактерії. Як результат, амфібії, що перебувають у полоні, можуть отримувати менший вплив різноманітних бактерій, а отже, підтримують простішу структуру шкірних бактерій у порівнянні з дикими аналогами, що робить їх менш стійкими до хвороб при повторному впровадженні в дику природу. Наскільки відомо автору, наразі немає опублікованих досліджень, які б порівнювали природну мікрофлору неволі та диких популяцій одного виду.

Різні умови вирощування в неволі (дієта, субстрат, збагачення тощо) також можуть впливати на мікробну спільноту. Мейєр та ін. [25] встановили, що більш холодні температури (10–20 ° C) призводили до збільшення частоти опадання шкіри у тростинових жаб (Rhinella marina) порівняно з більш високими температурами (20–30 ° C), а також опадання шкіри призвело до зменшення чисельності бактерії на шкірі. Це свідчить про те, що умови утримання в неволі можуть опосередковано впливати на бактеріальну спільноту, хоча прямі наслідки різних методів вирощування ще не досліджені. Щоб лікування пробіотиками було ефективним, потрібно більше знати про потенційний вплив умов утримання в неволі на шкірні бактеріальні спільноти.

Харчовий статус господаря може впливати на бактеріальну спільноту з двох причин; а) бактерії, ймовірно, використовуватимуть поживні речовини в шкірному слизі земноводних; і б) є дані, що свідчать про те, що кишечник земноводних виступає резервуаром для шкірних бактерій [2], [26], [27]. Багато видів земноводних поглинають шкіру при осипанні, тим самим проковтуючи шкірні бактерії, які потім можуть повторно засіяти на шкіру через клоаку [27]. Доведено, що дієта впливає на бактеріальну спільноту, пов’язану з кишечником багатьох видів комах, а також інших організмів-господарів, включаючи райдужну форель (Oncorhynchus mykiss), Галапагоські ігуани (Amblyrhynchus cristatus, Conolophus subscristatus та Conolophus pallidus) та людей [28] - [32]. Дієта земноводних також, ймовірно, впливатиме на виживання бактерій у кишковому тракті, а отже, впливатиме на спільноту, яка повторно прищеплюється на шкіру. Це може змінити успіх лікування пробіотиками, а також потенційно зробити земноводних у неволі та тих, хто випущений назад у дику природу, більш уразливим або стійким до зараження патогенами.