Биоразнообразие под защитой

Ученые подведомственных Минобрнауки России Пензенского государственного университета (ПГУ), Института проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова РАН (ИПЭЭ РАН), Тюменского государственного университета (ТюмГУ) провели первое масштабное исследование по изучению ранавируса у зеленых лягушек в европейской части России и Западной Сибири. Было изучено более 850 ДНК-образцов лягушек, собранных в дикой природе и содержащихся в неволе. Эта масштабная работа поможет сохранить биоразнообразие земноводных и предотвратит массовую гибель амфибий во всем мире.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Последние 10–15 лет во всем мире основной причиной гибели земноводных являются два патогена: хитридиевые грибы и ранавирусы (род вирусов семейства Iridoviridae). Патогены поражают хладнокровных позвоночных: амфибий, рыб и рептилий. При ранавирусе на их теле появляются язвы, кровоизлияния, затрудняется дыхание, могут наблюдаться анорексия, вялость, потеря плавучести или хаотичное плавание. При неблагоприятных условиях проживания животных инфекция может привести к их гибели.

Отметим, ранавирусы зафиксированы на всех континентах, кроме Антарктиды, широко исследованы в Западной Европе, но в России они практически не изучены, хотя род ранавирусов представляет огромную угрозу биоразнообразию животных.

Ученые из Пензы, Москвы и Тюмени первыми в нашей стране провели широкое исследование по изучению ранавирусов у зеленых лягушек в европейской части России и Западной Сибири. Мониторинговое экологическое исследование показало, что необходимо контролировать отлов, перевозку и выпуск лягушек на волю. Кроме того, это касается и рыбоводных хозяйств, так как в период активного рыборазведения с мальками рыбы могут перемещаться и головастики — носители вируса.

Один из исследователей — кандидат биологических наук, доцент кафедры «Зоология и экология» ПГУ Олег Ермаков рассказал, что их научному коллективу удалось проверить аборигенные и инвазивные популяции зеленых лягушек по всей России на наличие ранавирусов.

Ученые провели количественный ПЦР-анализ 853 образцов выделенной ДНК зеленых лягушек из коллекции лаборатории молекулярной экологии и систематики животных ПГУ. Лягушки, вошедшие в коллекцию, отловлены в 94 местах, в основном в бассейне Волги, Дона и Оки.

Генетический материал обитателей из дикой природы составил 590 образцов, а «подневольных», то есть некоторое время содержавшихся в лаборатории после поимки,— 263 образца.

«Распространенность ранавируса в образцах, взятых у „невольных” лягушек, оценивалась отдельно, поскольку было не ясно, были ли они заражены до того, как попали в неволю»,— рассказал Олег Ермаков.

Результаты показали, что 8,8% «диких» лягушек и 27% содержавшихся в неволе были заражены ранавирусом. К тому же у всех инфицированных клинических проявлений болезни не было.

«Оказалось, что лягушки из дикой природы и лабораторные имеют разную вирусную нагрузку. У особей, содержавшихся в лаборатории, она выше в три раза. Это говорит о том, что нужно обращать пристальное внимание на содержание земноводных в неволе и контролировать должным образом выпуск лягушек в места их первоначального отлова, чтобы не распространять вирус на другие территории. Это особенно актуально для рыболовных хозяйств и лягушачьих ферм»,— прокомментировал ученый.

Кроме того, научный коллектив секвенировал 22 образца гена основного капсидного белка (МСР) ранавируса: 11 из девяти мест в группе «диких» животных и 11 из девяти мест в группе «невольных». Это помогло увидеть географию расселения этого вируса. В совокупности с литературными сведениями новые данные свидетельствуют о распространении секвенированной линии ранавируса на всем европейском континенте.

«Результаты нашего исследования помогут лучше понять распространение ранавируса и круг его “хозяев” в Европе. Это позволит более эффективно сохранять и контролировать популяцию»,— поделился Олег Ермаков.

Задел коллаборации российских ученых уже используют отечественные и зарубежные исследователи в своих научных работах. Рекомендации, описанные в статье, помогут сохранить разнообразие земноводных.

Результаты исследования опубликованы в международном журнале EcoHealth.

Олег Ермаков, кандидат биологических наук, доцент кафедры «Зоология и экология» Пензенского госуниверситета, ответил на вопросы «Ъ-Науки»:

— Что делает это исследование первым и уникальным для России?

— Впервые на территории России ранавирус был обнаружен в 2014 году сотрудником ИПЭЭ РАН А. Н. Решетниковым с соавторами на западе Московской области (озеро Глубокое), где проводилось изучение массовой смертности головастиков и метаморфов серой жабы. На выборке метаморфов из двух водоемов (по 50 экземпляров из каждого) было показано наличие у них двух патогенов — как хитридиевого гриба, так и ранавируса. Позднее, в 2022 году, нашими коллегами и соавторами из ТюмГУ исследована территория западной Сибири — от Арктики до южной границы РФ. Были взяты 252 образца тканей шести видов амфибий, среди которых обнаружен единственный инфицированный экземпляр серой жабы из окрестностей Тюмени. В нашем исследовании впервые использован хронологически датированный (2006–2016 годы) массовый материал, включающий 853 экземпляра тканей из 94 локалитетов, трех широко распространенных видов зеленых лягушек (род Pelophylax), охватывающий два основных речных бассейна европейской части России — Волжский и Донской, а также бассейны рек Западной Сибири.

— Почему ранавирус представляет такую глобальную угрозу для биоразнообразия земноводных?

— В последние десятилетия участились случаи массовой смертности амфибий от инфекционных заболеваний. Частой причиной гибели является ранавирус, причем как в диких популяциях, так и на лягушачьих фермах. Число таких случаев заметно увеличивается в Европе, Азии, Африке, Центральной и Южной Америке. Отчасти это связано и с увеличением работ по мониторингу инфекций. Известно, что этот вирус заражает более 100 видов амфибий, способен поражать костистых рыб, также вызывая их массовую смертность. В круг его хозяев входят и рептилии. То есть ранавирус является патогеном всех трех классов хладнокровных позвоночных животных.

Здесь еще раз надо отметить, что мы не наблюдали видимых проявлений ранавироза среди исследованных нами зеленых лягушек. Возможным объяснением этого явления может служить как небольшая вирусная нагрузка в относительно прохладных водоемах изученной территории, так и вероятное влияние отбора, приведшее к формированию у амфибий иммунных генотипов, способных переносить инфекцию, как мы переносим легкую зимнюю простуду.

— Почему именно зеленые лягушки были выбраны в качестве объекта изучения?

— В научных исследованиях выбор объекта иногда определяется случаем. В нашей лаборатории хранится коллекция образцов ДНК зеленых лягушек, которая собиралась в течение десяти лет с совершенно иными целями, то есть не для изучения патогенов амфибий, а для выяснения филогеографических особенностей распространения комплекса видов зеленых лягушек в восточной части ареала — от западных границ нашей страны до Западной Сибири. Но так как образец ДНК, выделенный из ткани лягушки, содержит как ее собственный генетический материал, так и ДНК возможных вирусов, грибов и бактерий, то такого рода коллекции можно использовать для изучения патогенов.

— Какова была главная цель этого масштабного проекта?

— Цель проекта — понять, насколько широко распространен ранавирус на такой огромной территории для мониторинговой оценки и возможной разработки методов охраны биоразнообразия амфибий.

— Какие конкретные меры по контролю и предотвращению распространения ранавируса предлагают ученые?

— В первую очередь это мониторинг патогенов амфибий с целью предотвращения расселения инфицированных животных в новые «чистые» водоемы. В связи с тем что вирусная нагрузка выше у амфибий, содержавшихся в неволе, надо с осторожностью подходить к возвращению лягушек в места их первоначального отлова после лабораторных экспериментов. Также необходим мониторинг рыбохозяйственных водоемов, особенно в южных регионах страны, где вирусная нагрузка с большой вероятностью выше в силу теплого климата.

— Как результаты этого исследования будут использоваться дальше? Планируется ли продолжение мониторинга?

— Эта работа, несомненно, будет использоваться в дальнейших исследованиях как реперная точка. Продолжение мониторинга необходимо в силу вышесказанных причин. Вероятно, очередным этапом изучения распространения патогенов будет анализ так называемой экологической ДНК (environmental DNA, eDNA; свободная ДНК) — генетического материала, который обнаружен в окружающей среде, а не извлечен из конкретного организма. В нашем случае этот метод заключается в фильтрации определенного объема воды из мест обитания амфибий, извлечении из полученного фильтрата тотальной ДНК и дальнейшем метабаркодировании и сравнении с известными библиотеками ДНК для определения присутствующих патогенов.

Подготовлено при поддержке Минобрнауки