Zabójcze grzyby i człowiek

Zabójcze grzyby i człowiek

W notce o panamskich płazach wspominałem, że wiele z przedstawionych gatunków jest zagrożonych wyginięciem. Podobnie jest z licznymi gatunkami płazów na całym świecie. Przyczyny tego są różne, wśród nich zmiany w środowisku, takie jak utrata habitatów będąca konsekwencją między innymi wycinki drzew, w innych regionach jest to zanieczyszczenie środowiska lub ataki pasożytów zwanych przywrami, które istotnie zaburzają rozwój płazów w trakcie metamorfozy z kijanki do postaci dorosłej.

Przede wszystkim jednak, przez ostatnich kilkanaście lat panamskie płazy, jak i płazy w wielu innych rejonach świata, padły ofiarą wysoce destrukcyjnej epidemii chytrydiomykozy, czyli choroby wywoływanej przez grzyba Batrachochytrium dendrobatidis[1]. Choć (na szczęście) nie wszystkie gatunki płazów są na nią podatne, na wielu obszarach, na których się pojawił, grzyb był w stanie wybić wszystkie żyjące tam płazy...

W jaki sposób grzyb zabija płazy?

Grzyb żyjąc w środowisku ma postać małych komórek wyposażonych w wici zwanych zoosporami. Komórki te posiadają zdolność chemotaksji, czyli ruchu ukierunkowanego sygnałami chemicznymi. Mówiąc kolokwialnie, posiadają coś w rodzaju węchu, którym kierują się poszukując swojego żywiciela.

Tym żywicielem są płazy bezogonowe, takie jak żaby czy ropuchy. Osiadła na skórze zoospora kiełkuje, a wyrosłe z niej strzępki grzyba przerastają tkanki płaza i zaczynają formować zoosporangium, czyli rodzaj pojemnika, w którym powstają nowe zoospory. Gdy zoosporangium dojrzeje, pęka uwalniając nowe zoospory, które mogą zarażać kolejne zwierzęta. Proces ten zabija płaza.

Schemat wykorzystuje fotografie (1 & 2) Briana Gratwicke użyte, zmodyfikowane i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Schemat wykorzystuje fotografie (1 & 2) Briana Gratwicke użyte, zmodyfikowane i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Czemu tak się dzieje? Właściwie do końca nie wiadomo. Wydaje się, że płazy ginąć mogą od toksyn wytwarzanych przez pasożyta. Skóra płazów funkcjonuje nie tylko jako okrywa ciała, ale także jako ważny narząd wymiany z otoczeniem (w tym wymiany gazowej), tak więc wzrost grzyba zaburza ten proces, co między innymi zmienia równowagę elektrolitową zainfekowanego płaza. Niektóre popularne opracowania używają nawet w tym kontekście dramatycznego sformułowania o umieraniu żab na ataki serca.

Żaba zabita przez chytrydiomykozę. Foto: Brian Gratwicke, użyte, zmodyfikowane i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Żaba zabita przez chytrydiomykozę. Foto: Brian Gratwicke, użyte, zmodyfikowane i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Badania wykazały także, że w momencie uwalniania zoospor dochodzi do oddzielenia się komórek budujących skórę płaza od tak zwanej macierzy międzykomórkowej. Komórki zwierząt są tak zaprogramowane, by w takiej sytuacji popełniać komórkowe samobójstwo (apoptozę[2]). Normalnie mechanizm ten zabezpiecza przed pewnymi niekorzystnymi zjawiskami (na przykład metastazami komórek nowotworzejących), ale indukowany na wielką skalę w zdrowej skórze żaby czy ropuchy ma niszczący wpływ.

Dlaczego grzyb zaczął zabijać żaby?

Ponieważ pojawił się w środowisku, w którym wcześniej go nie było, zyskując dostęp do zwierząt, które nie są na niego odporne. Dziś wiemy, że B. dendrobatidis wywodzi się prawdopodobnie z Afryki i to ludzie włożyli spory wysiłek w rozniesienie go po całym świecie. Mimowolnie pomagała im w tym pewien płaz – Xenopus laevis – po polsku zwany żabą szponiastą:

Xenopus laevis. Foto: Brian Gratwicke, użyte, zmodyfikowane i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Xenopus laevis. Foto: Brian Gratwicke, użyte, zmodyfikowane i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Xenopus ma interesującą właściwość. Przede wszystkim jest dość odporna[3] na infekcje B. dendrobatidis[4], tak więc doskonale nadaje się na nosiciela tego grzyba. Ponadto miała dość istotne zastosowanie jako naturalny test ciążowy ludzi. Okazuje się, że żaba wystawiona na działanie moczu kobiet w ciąży bardzo szybko składa jaja (stymulują ją do tego hormony produkowane w trakcie ciąży obecne w moczu). Tak więc żab przez długi czas używano w różnych miejscach na świecie właśnie w tym celu, jako wygodnej i względnie niezawodnej diagnostyki ciążowej.

Inną grupą żywotnie zainteresowaną wywożeniem żab poza Afrykę byli naukowcy badający rozwój zwierząt. Z różnych przyczyn Xenopus została obrana jako jeden z głównych gatunków modelowych w badaniach nad rozwojem zarodkowym. To oczywiście wymagało hodowania ich w laboratoriach.

W ten czy inny sposób, ostatecznym efektem było, że pewne żaby wydostawały się do nowych środowisk, w których często zakładały inwazyjne kolonie. Wraz z nimi do środowiska wydostawał się grzyb i atakował miejscowe, nieodporne płazy.

Jak bardzo grzyb wpływa na populacje płazów?

Dość powiedzieć, że przyjmuje się, że od 1970 roku chytrydiomykoza doprowadziła do wymarcia ponad 100 gatunków płazów na całym świecie. Atakuje żaby i ropuchy w obu Amerykach, Europie, Azji i Australii. Co więcej, nawet jeśli na danym terytorium grzyb wybije wszystkie płazy, nie ma szans na ich powrót, ponieważ potrafi on przetrwać w środowisku bez płazich żywicieli (w pewnych warunkach grzyb żyje jako saprofit[5]).

Ropuszka złota, bardzo efektowny, endemiczny gatunek z Kostaryki. Ostatni żywy osobnik widziany był w 1989 roku. Gatunek oficjalnie wymarły, prawdopodobnie jedna z pierwszych ofiar chytrydiomykozy. Fotografia z domeny publicznej.

Ropuszka złota, bardzo efektowny, endemiczny gatunek z Kostaryki. Ostatni żywy osobnik widziany był w 1989 roku. Gatunek oficjalnie wymarły, prawdopodobnie jedna z pierwszych ofiar chytrydiomykozy. Fotografia z domeny publicznej.

Gdy naukowcy zaczęli się orientować co się dzieje, podjęli starania ochronne. Polegają one na wyłapywaniu przedstawicieli zagrożonych gatunków, poddawaniu specjalnym dezynfekującym zabiegom, a następnie umieszczaniu w sztucznych środowiskach wolnych od pasożyta:

Jedna z oaz dla płazów zagrożonych chytrydiomykozą. Foto: Brian Gratwicke, użyte, zmodyfikowane i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Jedna z oaz dla płazów zagrożonych chytrydiomykozą. Foto: Brian Gratwicke, użyte, zmodyfikowane i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Niektóre gatunki względnie dobrze znoszą hodowlę w niewoli (na przykład złota żaba panamska), inne jednak nie chcą się rozmnażać. Jedyne co wtedy pozostaje do zrobienia, to pobranie materiału genetycznego od wciąż żywych osobników celem zachowania ich genetycznej różnorodności, a następnie przyglądanie się, jak wraz z ostatnimi trzymanymi w niewoli osobnikami wymiera cały gatunek.

Czy coś podobnego dzieje się z innymi organizmami?

Tak. W ostatnich latach pomiędzy 5,7 a 6,7 miliona amerykańskich nietoperzy zostało zabitych przez grzyba Pseudogymnoascus destructans. Wywołuje on chorobę zwaną syndromem białego nosa (WNS, white nose syndrome). U niektórych podatnych gatunków śmiertelność sięga 95% zarażonych osobników.

Nietoperz z charakterystycznym pleśniowym nalotem na nosie, świadczącym o zachorowaniu na WNS (kliknięcie powiększa). Foto: Pete Pattavina, zmodyfikowane, użyte i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

W 2008 roku zaobserwowano go po raz pierwszy w jednej amerykańskiej jaskini, trzy lata później zabijał nietoperze zimujące w 113 jaskiniach. Kilka gatunków w wyniku ataków choroby jest zagrożonych wyginięciem.

Skąd się wzięła? Z Europy, gdzie grzyb co prawda atakuje nietoperze, ale jest dla nich zasadniczo niegroźny. Nietoperze są ofiarą tego samego zjawiska co niektóre płazy – zawleczony gatunek chorobotwórczy jest znacznie bardziej niebezpieczny dla zwierząt, które wcześniej nie miały z nim kontaktu.

Skąd europejski grzyb znalazł się w amerykańskich jaskiniach? Jak mniemam już się domyślacie – przeniósł go tam człowiek.

Jak grzyb zabija nietoperze?

Nietoperze Ameryki Północnej, podobnie jak europejskie, żywią się owadami, których brakuje zimą. Dlatego zimną porę roku zwierzęta te spędzają w stanie hibernacji, gdy ich ciała obniżają znacząco temperaturę, spada szybkość ich oddychania oraz spowolnieniu ulega bicie serca.

W takim stanie nietoperz może przeżyć bez jedzenia kilka miesięcy w stanie specyficznego snu. Gdy jednak nietoperz cierpi na WNS, wtedy budzi się zimą, podnosząc swoją temperaturę ciała i gwałtownie zużywając zapasy. Czasami wybudzone nietoperze zaczynają nawet latać i wychodzą z jaskiń, w których nocowały, by skonać na śniegu. Tak to opisywała Elizabeth Kolbert, która w swojej książce Szóste wymieranie zrelacjonowała wycieczki do amerykańskich zimowisk nietoperzy wraz z badającymi te zwierzęta naukowcami:

Po około półtorej godziny dotarliśmy do wejścia do jaskini – zasadniczo wielkiej dziury zrobionej w zboczu góry. Kamienie z przodu wejścia były ubielone ptasimi odchodami, śnieg zaś pokryty odciskami łap. Najwyraźniej kruki i kojoty zorientowały się, że w tym punkcie znajdowało się miejsce do zdobycia łatwego pokarmu.

(…) Nietoperze wylatywały i wlatywały do jaskini, a niektóre pełzały w pobliżu po śniegu. Hicks [jeden z uczestników ekspedycji - przyp. slwstr] spróbował złapać jednego, zwierzę było tak ospałe, że dało się schwytać za pierwszym razem. Trzymając je pomiędzy swoim kciukiem i palcem wskazującym skręcił mu kark i wsadził do torebki typu Ziploc. „Dzisiaj krótka inspekcja” oświadczył.

Grzyb atakuje zimujące nietoperze bo jest psychrofilem, to znaczy gatunkiem, który rośnie tylko w niskich temperaturach (z tego samego powodu jest niegroźny dla nietoperzy latem, czy dla ludzi, których temperatura spada do poziomu preferowanego przez grzyba tylko w sytuacjach, gdy jest im już naprawdę wszystko jedno co porasta ich ciała).

No dobra, ale jakie ma to znaczenie dla ludzi?

Można udzielić na to co najmniej dwóch odpowiedzi. Choć niełatwo to uzasadnić racjonalnie, wizja, że w wyniku naszych działań wykończone zostaną całe grupy zwierząt jest trochę przerażająca. Nie zrozumcie mnie źle, wielokrotnie na tym blogu pisałem już, że niszczenie przyrody, czyli po prostu eksploatowanie jej na różne sposoby, jest naturą ludzi, tak jak innych stworzeń, jesteśmy tylko w tym znacznie lepsi. Niemniej, właśnie dlatego, że mamy potencjał wykraczania poza te aspekty naszej natury, które są warunkowane biologicznie, możemy dostrzec, że w nienaturalnym interesie naszego gatunku jest wspólny wysiłek zachowania z natury, jaką ją zastaliśmy pojawiając się na tej planecie, jak najwięcej.

Autor: Ann Froschauer/USFWS, zmodyfikowane, użyte i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Autor: Ann Froschauer/USFWS, zmodyfikowane, użyte i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Chciałbym wierzyć, że ten niematerialny, niepragmatyczny, symboliczny (moralny?) aspekt jest sam w sobie wystarczającą motywacją, żeby nie likwidować prawie wszystkiego co żyje i zamieniać Ziemię w nudne, opustoszałe cmentarzysko. Innymi słowy, wolałbym, byśmy nie zubażali tego świata tylko dlatego, że możemy.

Druga odpowiedź odwołuje się do pragmatyki. Usunięcie większości płazów czy nietoperzy z różnych ekosystemów będzie miało skutki, które odbiją się ludziom czkawką. Szczególnie nietoperze są żarłocznymi owadożercami. Gdy wyginą, pojawi się ogromna nadwyżka owadów, w tym komarów atakujących ludzi oraz wielu innych, pożerających ludzkie uprawy, która będzie miała istotny wpływ na rolnictwo.

Czy można coś z tym zrobić?

Po prawdzie – jak na razie niewiele. Właśnie to jest najgorszym aspektem wprowadzania nowych gatunków, są jak dżin wypuszczony z butelki, który już nie chce do niej wrócić. Oba opisane tu gatunki są w stanie skutecznie przetrwać bez żywicieli. Raz skażone obszary wydają się na zawsze stracone.

W przypadku grzyba atakującego nietoperze zidentyfikowano wiele antybiotyków, które go skuteczni zabijają. Jak przypuszczam, mogłyby one być użyte w terapii już zainfekowanych zwierząt, ale trudno sobie wyobrazić, by dało się ich użyć jako ochronnej tarczy dla dziesiątek milionów nietoperzy w naturze.

Jeśli chodzi o grzyba atakującego żaby, niedawno ukazała się praca, w której udowodniono, że pewne mikroskopijne drapieżniki (takie jak wrotki czy pierwotniaki pantofelki) potrafią skutecznie wyżerać zoospory grzyba, chroniąc w ten sposób przed infekcją płazy. Oczywiście działa to w warunkach laboratoryjnych, pozostaje kwestią otwartą jak mielibyśmy odpowiednie organizmy wprowadzić do środowiska i utrzymać ich populacje na wystarczająco wysokim poziomie.

Nie mówiąc już o tym, że wymagałoby to wprowadzania do różnych ekosystemów organizmów wcześniej w nich niewystępujących. Istnieje już precedens w zastosowaniu podobnej metody.

Zawleczony na Hawaje gatunek inwazyjnego ślimaka Lissachatina fulica stał się tam takim szkodnikiem upraw, że postanowiono poradzić sobie z nim wprowadzając inny obcy gatunek ślimaka, tym razem drapieżnego Euglandina rosea. Euglandina rzeczywiście ochoczo wzięła się do jedzenia ślimaków, ale nie zawleczonych, tylko rodzimych gatunków (należących do gatunków nazywanych ślimakami drzewa O’ahu). Wiele z nich wyżarła do szczętu w ciągu jednego roku (!) od wprowadzenia.

Euglandina rosea, foto: Parick Feller, zmodyfikowane, użyte i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Euglandina rosea, foto: Parick Feller, zmodyfikowane, użyte i udostępnione na licencji CC BY 2.0.

Dziś wszystkie wciąż jeszcze żyjące gatunki ślimaków drzewa O’ahu mają status zagrożonych wyginięciem (w tym dokumencie z 1993 roku 23 gatunki z 41 znanych są opisane jako już wtedy wymarłe). Kiedyś skrajnie pospolite, dziś ograniczone do kilkudziesięciu żyjących osobników, są smutnym memento dla wszystkich, którzy próbują przywracać do równowagi raz zaburzone ekosystemy

Jeśli ta notka cię zaciekawiła, polub fanpage bloga na Facebooku by otrzymywać wiadomości o podobnych.


  1. Niedawno odkryto spokrewniony gatunek atakujący salamandry i traszki  ↩

  2. Ta konkretna forma apoptozy nazywa się „anoikis”. W przypadku wielu nowotworów dochodzi do wyłączenia mechanizmu molekularnego, który ją uruchamia. W konsekwencji komórki nowotworowe mogą skutecznie migrować do innych części ciała, bo nawet po oddzieleniu od macierzy komórkowej zachowują żywotność, zamiast popełnić programowane komórkowe samobójstwo.  ↩

  3. Co zresztą jest jedną z przesłanek dla hipotezy, że grzyb ten pochodzi z Afryki, gdzie Xenopus żyje naturalnie. Jeśli żaba współwystępowała z pasożytem od dawna, wtedy jej odporność jest oczywistym skutkiem koewolucji i adaptacji żywiciela i pasożyta.  ↩

  4. Objawy infekcji u X. laevis są albo w ogóle nieobecne, albo minimalne.  ↩

  5. Czyli gatunek odżywiający się rozkładaną martwą materią organiczną. Typowymi grzybami saprofitycznymi są wszelkie pleśnie.  ↩

Hipotermia

Hipotermia

Obcy w głębinach

Obcy w głębinach