Για σχεδόν 50 χρόνια, οι επιστήμονες προσπαθούσαν να εξηγήσουν γιατί οι βάτραχο άρχισαν να εξαφανίζονται από το Ατλαντικό Δάσος της Βραζιλίας, μία από τις περιοχές με τη μεγαλύτερη ποικιλότητα αμφιβίων στον κόσμο.
Από τη δεκαετία του 1970, οι ερευνητές κατέγραφαν δραματική μείωση των πληθυσμών τους, χωρίς ωστόσο να έχουν καταφέρει να προσδιορίσουν με βεβαιότητα την αιτία.
Τώρα, οι επιστήμονες εντόπισαν ισχυρές ενδείξεις που υποδεικνύουν ότι η πιθανότερη εξήγηση είναι μια θανατηφόρα μυκητιακή ασθένεια. Τα ευρήματα, τα οποία δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Molecular Ecology, προέρχονται από έρευνα επιστημόνων του Κέντρου Γονιδιωματικής Διατήρησης του Εθνικού Ζωολογικού Κήπου και του Ινστιτούτου Βιολογίας Διατήρησης Smithsonian (NZCBI), καθώς και του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια (PSU).
Ο ύποπτος «ένοχος» είναι η χυτριδιομυκητίαση (chytridiomycosis), γνωστή και ως χυτρίδιο (chytrid), μία ασθένεια που προκαλείται από τον μικροσκοπικό μύκητα Batrachochytrium dendrobatidis. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι το παθογόνο προέρχεται από την Ασία και εξαπλώθηκε σε ολόκληρο τον κόσμο κατά τις δεκαετίες του 1970 και του 1980. Ωστόσο, ο μύκητας ταυτοποιήθηκε και περιγράφηκε επίσημα μόλις το 1999, αρκετά χρόνια μετά την έναρξη της δραματικής μείωσης των πληθυσμών των αμφιβίων.
Μέχρι τότε, εκατοντάδες είδη αμφιβίων σε όλο τον κόσμο είχαν οδηγηθεί στα πρόθυρα της εξαφάνισης, ενώ ορισμένα είχαν ήδη εξαφανιστεί. Επειδή πολλοί πληθυσμοί κατέρρευσαν προτού οι επιστήμονες ανακαλύψουν την ύπαρξη του μύκητα, η διαπίστωση του κατά πόσο αυτός ευθυνόταν για τις απώλειες αποδείχθηκε ιδιαίτερα δύσκολη.
«Σχεδόν 50 χρόνια μετά, εξακολουθούμε να μην είμαστε βέβαιοι για το τι προκάλεσε πολλούς ιστορικούς μαζικούς θανάτους αμφιβίων. Αυτό καθιστά τις συγκεκριμένες πληθυσμιακές καταρρεύσεις ορισμένες από τις μακροβιότερες ανεξιχνίαστες υποθέσεις στην επιδημιολογία της άγριας ζωής», δήλωσε ο Τζακ Μπογιέτ, μεταπτυχιακός ερευνητής του NZCBI και υποψήφιος διδάκτορας στο PSU, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας.
Ένα μυστήριο 50 ετών στο Ατλαντικό Δάσος της Βραζιλίας
Μία από αυτές τις μακροχρόνιες ανεξιχνίαστες υποθέσεις αφορά τον Βιολογικό Σταθμό Μπορασέια (Boracéia), στο Ατλαντικό Δάσος της Βραζιλίας, όπου οι πληθυσμοί των αμφιβίων παρουσίασαν δραματική μείωση μεταξύ 1979 και 1982.
Ορισμένοι ερευνητές είχαν υποστηρίξει στο παρελθόν ότι η κλιματική αλλαγή ή οι ασυνήθιστα ακραίες καιρικές συνθήκες ενδέχεται να προκάλεσαν τις εξαφανίσεις. Τα νέα ευρήματα, ωστόσο, παρέχουν ενδείξεις ότι μια αναδυόμενη μυκητιακή ασθένεια εξαπλωνόταν στην περιοχή ακριβώς την ίδια περίοδο.
«Παρότι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες ενδέχεται να διαδραμάτισαν κάποιον ρόλο, τα ευρήματά μας υποδεικνύουν πρωτίστως τον μύκητα chytrid, αποκαλύπτοντας ότι η εξάπλωση του παθογόνου στην περιοχή συνέπεσε χρονικά με αυτές τις ανεξήγητες εξαφανίσεις αμφιβίων», ανέφερε ο Μπογιέτ.
Για να διερευνήσουν τι συνέβη, οι ερευνητές στράφηκαν σε μία απρόσμενη πηγή στοιχείων: βατράχους που είχαν διατηρηθεί σε μουσειακές συλλογές δεκαετίες νωρίτερα.
Το Εθνικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Smithsonian διαθέτει δείγματα που συνέλεξε ο Γουίλιαμ Ρόναλντ Χέιερ, πρώην επιμελητής της συλλογής αμφιβίων και ερπετών του μουσείου. Ο Χέιερ πραγματοποίησε πέντε αποστολές συλλογής δειγμάτων στον Βιολογικό Σταθμό Μπορασέια, δύο από τις οποίες κατά τη δεκαετία του 1970, πριν από τη μεγάλη μείωση των πληθυσμών, και τρεις κατά τη δεκαετία του 1980, μετά τους μαζικούς θανάτους.
Τα διατηρημένα αυτά ζώα προσέφεραν στους επιστήμονες μία σπάνια ευκαιρία να εξετάσουν την περίοδο πριν και μετά τις μυστηριώδεις εξαφανίσεις. Αναλύοντας δείγματα που είχαν συλλεχθεί σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, οι ερευνητές μπορούσαν να διερευνήσουν πότε έφτασε το παθογόνο στην περιοχή και πόσο γρήγορα εξαπλώθηκε.
Η ερευνητική ομάδα ανέλυσε δείγματα από περισσότερα από 370 διατηρημένα αμφίβια, τα οποία αντιπροσώπευαν 17 διαφορετικά είδη. Στόχος ήταν να εντοπιστούν ενδείξεις μόλυνσης από τον μύκητα chytrid και να καταγραφεί πόσο συχνά εμφανιζόταν με την πάροδο του χρόνου.
Τα μουσειακά δείγματα αποκαλύπτουν μια θανατηφόρα μυκητιακή επιδημία
Τα αποτελέσματα έδειξαν μία εντυπωσιακή αλλαγή. Κανένα από τα δείγματα που είχαν συλλεχθεί πριν από το 1979 δεν παρουσίαζε ενδείξεις μόλυνσης από τον μύκητα chytrid. Αντίθετα, περισσότερο από το ήμισυ των δειγμάτων που συλλέχθηκαν κατά τη δεκαετία του 1980 βρέθηκαν θετικά στον μύκητα.
Η απότομη αυτή αύξηση υποδηλώνει ότι το παθογόνο έφτασε και εξαπλώθηκε στην τοπική κοινότητα των αμφιβίων περίπου την ίδια περίοδο κατά την οποία κατέρρεαν οι πληθυσμοί των βατράχων. Ωστόσο, οι ερευνητές εντόπισαν και ένα απρόσμενο μοτίβο.
Στα διατηρημένα δείγματα δεν εντοπίστηκαν ανιχνεύσιμα σημάδια μόλυνσης στα είδη που υπέστησαν τη μεγαλύτερη πληθυσμιακή μείωση. Αντίθετα, τα είδη των οποίων οι πληθυσμοί παρέμειναν σχετικά σταθεροί έφεραν συχνά τον μύκητα.
Εκ πρώτης όψεως, τα ευρήματα αυτά φαίνεται να έρχονται σε αντίθεση με την εκτίμηση ότι ο μύκητας chytrid προκάλεσε τις εξαφανίσεις. Οι ερευνητές εκτιμούν, ωστόσο, ότι η εξήγηση ενδέχεται να βρίσκεται στις διαφορετικές αντιδράσεις των ειδών απέναντι στην ασθένεια.
Ορισμένοι βάτραχοι μπορεί να είχαν εκ φύσεως την ικανότητα να ανέχονται τη μόλυνση, επιβιώνοντας ακόμη και όταν ο μύκητας ήταν παρών. Αντίθετα, τα πιο ευάλωτα είδη ενδέχεται να πέθαιναν τόσο γρήγορα μετά τη μόλυνση, ώστε να μην προλάβαιναν να συλλεχθούν μολυσμένα άτομα ή να είχαν απομείνει ελάχιστα τέτοια δείγματα.
«Είναι σημαντικό να έχουμε κατά νου ότι δεν υπέστησαν όλα τα είδη καταστροφικές απώλειες στη Μπορασέια», δήλωσε ο Μπογιέτ. «Τα είδη των οποίων οι πληθυσμοί δεν μειώθηκαν ενδέχεται να είχαν εκ φύσεως μεγαλύτερη ανοχή στον μύκητα, με αποτέλεσμα να μπορούν να μολυνθούν χωρίς να υποστούν μαζική θνησιμότητα. Αντίθετα, τα είδη που παρουσίασαν τη μεγαλύτερη μείωση μπορεί να ήταν τόσο ευάλωτα, ώστε οι μολυσμένοι βάτραχοι να πέθαιναν προτού προλάβει να τους συλλέξει ο Χέιερ».
Συνολικά, τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ο μύκητας chytrid εξαπλώθηκε γρήγορα μεταξύ βατράχων που είχαν ελάχιστη προηγούμενη έκθεση στην ασθένεια, με ενδεχομένως καταστροφικές συνέπειες για τα είδη που δεν μπορούσαν να αντέξουν τη μόλυνση.
Πώς οι μουσειακές συλλογές δεκαετιών συμβάλλουν στην εξιχνίαση μίας ανεξιχνίαστης υπόθεσης
Για τον Μάικλ Καμπάνα, γονιδιωματιστή του NZCBI, ο οποίος συμμετείχε στην έρευνα, τα ευρήματα αναδεικνύουν την εξαιρετική επιστημονική αξία των μουσείων φυσικής ιστορίας.
Δείγματα που διατηρήθηκαν πριν από πολλές δεκαετίες ενδέχεται να περιέχουν βιολογικά στοιχεία τα οποία οι ερευνητές της εποχής δεν είχαν τη δυνατότητα να αναγνωρίσουν. Οι σύγχρονες μέθοδοι ανάλυσης επιτρέπουν πλέον στους επιστήμονες να επανεξετάζουν αυτές τις συλλογές και να διερευνούν επιδημίες που εκδηλώθηκαν πολύ πριν ανακαλυφθούν τα παθογόνα που τις προκάλεσαν.
«Οι συλλέκτες των μουσείων δεν θα μπορούσαν να είχαν προβλέψει πόσο σημαντικές θα αποδεικνύονταν οι συλλογές τους για τις σύγχρονες προκλήσεις στον τομέα της διατήρησης της βιοποικιλότητας. Ωστόσο, χωρίς αυτές, δεν θα μπορούσαμε ποτέ να εντοπίσουμε παθογόνα που παρέμεναν απαρατήρητα επί δεκαετίες και να ανασυνθέσουμε επιδημίες που διαφορετικά θα εξακολουθούσαν να αποτελούν μυστήριο», δήλωσε ο Καμπάνα.
Η κατανόηση αυτών των παλαιότερων επιδημιών θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους επιστήμονες να προβλέψουν μελλοντικές απειλές.
Μία από τις αυξανόμενες ανησυχίες αφορά ένα ακόμη μυκητιακό παθογόνο, το B. salamandrivorans, το οποίο απειλεί τους πληθυσμούς σαλαμανδρών στην Ευρώπη και θα μπορούσε να αποτελέσει σοβαρό κίνδυνο και για τις σαλαμάνδρες της Βόρειας Αμερικής.
Ανασυνθέτοντας τον τρόπο με τον οποίο παλαιότερες μυκητιακές ασθένειες εμφανίστηκαν, εξαπλώθηκαν και επηρέασαν διαφορετικά είδη, οι ερευνητές ελπίζουν να βελτιώσουν την ικανότητά τους να αναγνωρίζουν και να αντιμετωπίζουν παρόμοιες απειλές προτού προκαλέσουν εκτεταμένες καταστροφές.
Οι βάτραχοι της Βραζιλίας παρουσιάζουν απρόσμενα σημάδια ανάκαμψης
Παρά τις καταστροφικές απώλειες που καταγράφηκαν πριν από δεκαετίες, τα νεότερα ευρήματα προσφέρουν και ενθαρρυντικές ενδείξεις ανάκαμψης.
Σε συνεργασία με ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Σάο Πάολο, η ομάδα πραγματοποίησε έξι επισκέψεις στη Μπορασέια από το 2022 έως το 2024, προκειμένου να μελετήσει τα αμφίβια που ζουν σήμερα στην περιοχή.
Από τα 17 είδη που περιλαμβάνονταν στην ιστορική μουσειακή συλλογή του Χέιερ, οι ερευνητές εντόπισαν τα 12 κατά τις σύγχρονες έρευνές τους. Τα υπόλοιπα πέντε δεν βρέθηκαν, με αποτέλεσμα η σημερινή κατάστασή τους να παραμένει αβέβαιη και να δημιουργούνται ανησυχίες ότι ορισμένα ενδέχεται να έχουν εξαφανιστεί πλήρως από την περιοχή.
Παρά ταύτα, οι έρευνες δείχνουν ότι τα περισσότερα είδη αμφιβίων στη Μπορασέια έχουν ανακάμψει μετά τη σοβαρή πληθυσμιακή μείωση των αρχών της δεκαετίας του 1980.
Ο μύκητας, ωστόσο, δεν έχει εξαφανιστεί. Οι μολύνσεις από τον chytrid εξακολουθούν να καταγράφονται στους τοπικούς πληθυσμούς βατράχων, αλλά το μοτίβο των μολύνσεων υποδηλώνει ότι τα είδη που είχαν πληγεί σοβαρά από την ασθένεια ενδέχεται να ανέπτυξαν μεγαλύτερη ανοχή σε αυτήν μέσα από διαδοχικές γενιές.
Η αυξημένη αυτή ανοχή θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί πολλοί πληθυσμοί κατάφεραν να επιβιώσουν και να ανακάμψουν, παρά τη συνεχιζόμενη έκθεσή τους στο παθογόνο.
Τα ευρήματα αναδεικνύουν μία σημαντική διάκριση μεταξύ της μόλυνσης και της θνησιμότητας. Ένα είδος μπορεί να φέρει ένα επικίνδυνο παθογόνο χωρίς να υποστεί κατ’ ανάγκη καταστροφικές απώλειες, ιδιαίτερα όταν τα μέλη του έχουν την ικανότητα να ανέχονται τη μόλυνση.
Τι σημαίνει η ανακάλυψη για την επιβίωση των αμφιβίων στο μέλλον
Παρότι τα στοιχεία υποδεικνύουν ισχυρά τον μύκητα chytrid ως βασικό παράγοντα της ιστορικής μείωσης των πληθυσμών στη Μπορασέια, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι τα συμπεράσματά τους αφορούν τη συγκεκριμένη περιοχή. Τα αποτελέσματα δεν μπορούν να εξηγήσουν αυτομάτως τις εξαφανίσεις αμφιβίων σε άλλες περιοχές του Ατλαντικού Δάσους.
Ωστόσο, η μελέτη προσφέρει μια πειστική εξήγηση για ένα μακροχρόνιο τοπικό μυστήριο και καταδεικνύει πώς οι επιστήμονες μπορούν να αξιοποιήσουν ιστορικά δείγματα για να ανασυνθέσουν επιδημίες που διαφορετικά θα παρέμεναν σε μεγάλο βαθμό ανεξήγητες.
Οι επιστήμονες εξετάζουν τώρα το DNA που ανακτήθηκε από μουσειακά δείγματα, προκειμένου να εντοπίσουν τους γενετικούς μηχανισμούς που επηρέασαν τον τρόπο με τον οποίο τα αμφίβια αντιδρούσαν στις μολύνσεις από τον μύκητα chytrid στο παρελθόν. Οι αναλύσεις αυτές θα μπορούσαν να αποκαλύψουν γιατί ορισμένα είδη υπέστησαν καταστροφικές απώλειες, ενώ άλλα κατάφεραν να επιβιώσουν.
Παράλληλα, άλλα ερευνητικά προγράμματα αξιοποιούν αρχαίο περιβαλλοντικό DNA, προκειμένου να καλύψουν τα κενά στα ιστορικά αρχεία των μουσειακών συλλογών. Η συγκεκριμένη μέθοδος βασίζεται στην αναζήτηση γενετικών ιχνών που αφήνουν οι οργανισμοί στο περιβάλλον τους και θα μπορούσε να προσφέρει στοιχεία για είδη και παθογόνα που δεν συλλέχθηκαν ποτέ απευθείας.
Συνδυαστικά, αυτές οι προσπάθειες θα μπορούσαν να προσφέρουν μία πολύ σαφέστερη εικόνα της ιστορίας του μύκητα chytrid, του τρόπου με τον οποίο εμφανίστηκε και εξαπλώθηκε, καθώς και των επιπτώσεών του στη βιοποικιλότητα των αμφιβίων κατά τον τελευταίο αιώνα.
Ανακαλύπτοντας τις βιολογικές αλλαγές που βοήθησαν ορισμένους βατράχους να επιβιώσουν και να ανακάμψουν, οι επιστήμονες ενδέχεται να αποκτήσουν πολύτιμες γνώσεις για την προστασία ευάλωτων ειδών από μελλοντικές μυκητιακές επιδημίες.
Με πληροφορίες από Science Daily
