揭开蟾蜍为何能从致命真菌感染中幸存之谜

由伦敦大学学院 (UCL)、伦敦动物学会 (ZSL) 和伦敦帝国理工学院领导的一项新研究解开了为什么一些两栖动物种群在致命真菌爆发后能够恢复的谜团。

壶菌（Batrachochytrium dendrobatidis  ，简称Bd）是导致世界各地蛙类和蟾蜍数量急剧下降的主要原因。两栖动物在脱离蝌蚪或幼体阶段、长出真菌赖以生存的坚硬皮肤后，往往会发生大规模死亡。

这项发表在《自然化学生物学》杂志上的新研究调查了生活在法国和西班牙比利牛斯山脉四个湖泊周围的普通助产蟾蜍，这些蟾蜍的种群曾受到壶菌的严重破坏。

在一个湖泊周围，蟾蜍大量死亡，几乎灭绝；但在其他三个湖泊周围，蟾蜍种群已经恢复，虽然壶菌仍然存在，但造成的死亡较少。

研究团队观察了蟾蜍皮肤分泌的抗菌化学物质——肽，这是它们免疫防御的关键部分。

他们发现，在从壶菌爆发中恢复过来的蟾蜍群体中，这些免疫防御机制更有可能在蝌蚪阶段就成熟，因此，这些蟾蜍在进入成年期时会得到更好的保护。

该研究的主要作者、伦敦大学学院化学系、伦敦动物学会动物学研究所和伦敦帝国理工学院的菲利普·杰维斯博士表示：“我们的研究表明，那些因这种疾病而数量锐减的物种仍然可以恢复。它们拥有抵抗感染的机制——关键在于时机。这种疾病会在蟾蜍和青蛙从蝌蚪发育为成体的过程中杀死它们。在蝌蚪阶段获得成熟的免疫力有助于这些蟾蜍存活下来，并维持种群的延续。”

壶菌会引起一种叫做壶菌病的疾病，这种疾病会破坏两栖动物的皮肤，并干扰它们调节水分、盐分和矿物质水平的能力。

但壶菌以覆盖着角蛋白的皮肤为食，而蝌蚪或幼体阶段的两栖动物并没有角蛋白。只有当它们变态成成体，皮肤角质化后，才会变得脆弱。

杰维斯博士说：“下一步是研究哪些因素会阻止这些免疫系统过早成熟。这可能是遗传因素，也可能是环境因素，例如温度或鳟鱼的存在——鳟鱼对蝌蚪来说是一个主要威胁，它会迫使蝌蚪更快地发育成成体，以便离开水，这意味着它们的免疫系统发育的时间更短。”

在这项新研究中，研究团队使用了一种称为质谱分析的技术来分析蟾蜍分泌的肽（氨基酸短链）混合物，并发现了比预期多得多的化学物质。

在他们鉴定的 1152 种肽中，只有 7 种是之前已知的。

研究人员发现，在蝌蚪阶段分泌更多种类肽的蟾蜍群体（即，它们的防御机制在变成蟾蜍之前就已经成熟）尽管爆发了壶菌病，却依然繁荣发展，而蝌蚪阶段肽含量不高的蟾蜍仍然面临很高的死亡率。

资深作者阿莱西娅·塔博尔教授（伦敦大学学院化学系）表示：“我们发现的肽的种类远比我们预期的要多。现在我们需要了解它们是如何控制病原体的，以及哪些肽具有抗菌作用。”

“许多人类药物最初都是从自然界中发现的——例如，青霉素就来自真菌。因此，这些肽类化合物是可能用于帮助人类健康的新线索，尤其是在我们人类自身面临抗菌素耐药性日益严重的问题时，这迫使我们寻找治疗感染的新方法。”

质谱技术使研究人员能够非常精确地测量分子的质量。本研究采用串联质谱法，由伦敦大学学院化学系完成。该方法将肽链分解成片段，并测量这些片段的质量，从而使研究团队能够推断出肽链的整体结构。利用这种方法，研究团队鉴定并测序了样品中的大量肽链。

共同作者 Kersti Karu 博士（伦敦大学学院化学系）表示：“并行分析成百上千个分子的能力是近十年才出现的。这种方法目前更常用于人类健康研究，例如区分癌细胞和正常组织，但正越来越多地扩展到其他生物学研究领域。”

参考文献

Early maturation of host antimicrobial peptide defences is associated with host–pathogen coexistence