Токсична дієта захищає водяних бліх від паразитів

Ви можете ділитися цією статтею за ліцензією Attribution 4.0 International.

Ціанобактерії виробляють токсини печінки, шкідливі для людей та їх домашніх тварин, але вони захищають крихітних ракоподібних ракоподібних від грибкових паразитів.

Нові дослідження показують, що токсини захищають озерних тварин, що називаються дафніями, розміром з пісок, які їх їдять, так само, як токсини в рослинах молочаїв захищають метеликів-монархів від паразитів.

Зазвичай відомий як водяна блоха, дафнія відіграє ключову роль у прісноводних харчових мережах і є життєво важливим джерелом їжі для багатьох риб.

"Цей документ показує, що дафнії, що мешкають в озерах Мічигану, можуть отримати захист від грибкових паразитів за допомогою токсинів, що містяться в ціанобактеріях, що утворюють цвітіння", - каже еколог Марк Хантер, який вивчає монархів на біологічній станції Університету Мічигану.

«Це дивовижна водна паралель метеликів-монархів, які отримують захист від своїх паразитів від токсинів у молочаї. Це свідчить про те, що лікування тваринами може бути навіть більш поширеним, ніж ми думали, і поширюється на водну сферу ".

Аптеки для тварин

Вчені десятиліттями знають, що такі тварини, як шимпанзе, шукають лікарські трави для лікування своїх хвороб. Останніми роками список фармацевтів на тваринах значно розширився, і зараз виявляється, що практика "самолікування" тварин набагато ширша, ніж раніше було відомо вченим.

Але більшість досліджень самолікування тварин зосереджені на наземних екосистемах. Вчені мало знають про те, як раціон тварини пропонує ліки у водних системах.

Щоб бути зрозумілим, поточне дослідження не показує, що дафнії займаються самолікуванням у дикій природі. Щоб продемонструвати самолікування, дослідникам доведеться показати, що дафнія переважно харчується цианобактеріями та водоростями, що продукують токсини, щоб зменшити ризик захворювання. Дослідники шукатимуть докази цього типу вибіркових кормів на наступному етапі дослідження.

Але висновки справді дають вагомі докази захисних властивостей рослинних токсинів, які споживає дафнія.

"Грибкові патогени руйнівно впливають на сільськогосподарські культури, дику природу і навіть людей", - каже еколог Меган Даффі. "Для мене думка про те, що сполуки для боротьби з тими, що знаходяться безпосередньо під поверхнею наших місцевих озер, справді захоплює".

Дієти при дафнії

Для дослідження перший автор Крістел Санчес виростив у лабораторії Daphnia dentifera, звичайного рослиноїдного тваринного у північноамериканських озерах, і годував особин одним із восьми видів зелених водоростей або ціанобактерій (раніше відомих як синьо-зелені водорості).

У дикій природі дафнії харчуються водоростями та бактеріями, що плавають у товщі води; група крихітних водних тварин, що називаються зоопланктоном.

Дослідники використовували п’ять видів зелених водоростей та три види ціанобактерій. Вони відрізнялися між собою харчовою цінністю та виробленням токсинів. Зелені водорості, як правило, поживніші для дафній, ніж ціанобактерії, що продукують токсини.

Ціанобактерії, що використовувались у дослідженні, включали один вид Microcystis, групу поширених колонієутворюючих ціанобактерій, які в основному винні в щорічному цвітінні озера Ері. Деякі види Microcystis виробляють токсини печінки, які називаються мікроцистинами.

"Той факт, що майже половина дієтичних процедур показала якийсь лікарський ефект, справді дивував ..."

У своєму експерименті Санчес додала чистий мікроцистин до деяких культур Microcystis, щоб наблизити рівні токсину, який зазвичай спостерігається під час цвітіння ціанобактерій.

Потім дослідники піддали вироблену в лабораторіях дафнію одному загальному грибковому паразиту та одному загальному бактеріальному паразиту. У дикій природі дафнії заражаються споживанням спор паразитів у воді.

Дослідники виявили, що дієта надзвичайно впливає на поширеність інфекції грибкового паразита, але не бактеріального паразита.

Дві дієти з ціанобактеріями - включаючи дієтичне лікування, коли вчені додавали чистий мікроцистин у склянки, що містять культури Microcystis - повністю запобігали грибкові інфекції. Дієта лише Microcystis, без додаткового мікроцистину, призвела до дуже низького рівня грибкової інфекції.

Крім того, коли Дафнія харчувалася зеленою водоростю Хлорела, це повністю запобігало грибкові інфекції. Загалом, чотири з дев’яти дієтичних процедур показали вагомі докази протигрибкової активності.

"Я думав, що, мабуть, отримаю одну дієту з дев'яти, яка мала певний лікувальний ефект", - говорить Санчес. "Той факт, що майже половина дієтичних процедур показала якийсь лікарський ефект, справді дивував і свідчить про те, що ми не приділяємо достатньо уваги механізму самолікування у водних екосистемах".

На відміну від цього, жодне з дієтичних методів лікування не запобігало зараженню бактеріальним паразитом. Крім того, неінфіковані дафнії, які вживали дієту із зелених водоростей, давали в два-три рази більше нащадків, ніж ті, які їли ціанобактерії. Це підтверджує вищу харчову якість дієт із зелених водоростей. І, загалом, зараження паразитами зменшувало ріст.

Динаміка захворювань

На наступному етапі дослідження вчені шукатимуть докази самолікування та додатково вивчатимуть протимікробні властивості трьох токсинів, які виявляли активність у боротьбі з грибками у початковому дослідженні: мікроцистин-LR, анатоксин-а, і хлорелін.

"Багато досліджень природних продуктів проводяться шляхом скринінгу тонн рослинного або водорості, використання різних біоаналізів і сподівання, що вам пощастить і знайдете нову сполуку або щось активне", - говорить Санчес. “Але чому б не поглянути на те, що відбувається вже в природі? Я думаю, саме це мене справді сподобало і чому я вирішив працювати над цим проектом ".

Робота має широкі екологічні наслідки, зокрема через те, що потепління глобального клімату збільшить частоту цвітіння ціанобактерій у деяких регіонах, стверджують дослідники. Ця зміна може змінити динаміку захворювань серед дафній, що, у свою чергу, "може мати важливі наслідки для озерних харчових мереж, оскільки дафнії є ключовими випасниками, а спалахи хвороб у популяціях дафній можуть впливати на процеси на рівні екосистеми"

Стаття з’являється у Збірнику матеріалів Королівського товариства Б. Відділ екології та еволюційної біології Університету Мічигану, магістерська програма Frontiers та Національний науковий фонд підтримали роботу.