A kétéltűek populációi az elmúlt évtizedekben drámai hanyatláson mentek keresztül, mára az egyik legveszélyeztetettebb gerinces csoporttá váltak, ezért egyre inkább a természetvédelmi kutatások fókuszába kerültek. A vizsgálatok szerint a kétéltűek ijesztő fogyatkozásának legfőbb okai az élőhelyek eltűnése és leromlása, az emberi eredetű szennyezések nagymértékű jelenléte és a klímaváltozás okozta egyre szélsőségesebb időjárás. Ezek mellett az egyik legfontosabb tényezőként a parazitákat és azok emberi tevékenységek által elősegített terjedését tartjuk számon.
A kétéltűeken a különböző mikroparaziták (vírusok, baktériumok és gombák), protiszták (ostorosok, amőbák, sporozoák és csillósok) és makropara– ziták (férgek, ízeltlábúak és piócák) széles skálája élősködik, és közülük számos súlyos hatással lehet az egyedekre, populációkra, de akár egész fajokra is.
Mégis védtelenek A seregnyi élősködővel szemben a kétéltűek fejlett veleszületett és adaptív immunrendszerrel rendelkeznek.
A bőrük által kiválasztott hatóanyagok (például antimikrobiális peptidek, szteroidok, alkaloidok és biogén aminok) biztosítják az első védelmi vonalat a behatoló paraziták ellen.
Emellett a kétéltűekkel szimbiózisban élő, a bőrön megtelepedő baktériumok ( Janthinobacterium lividum, Lysobacter gummosus stb.) is megakadályozhatják a megfertőződést és a betegségek terjedését.
A kétéltűek veleszületett immunrendszere nagyon hasonlít a magasabb rendű gerincesekére: az granulocitákból, monocitákból, makrofágokból, dendritikus sejtekből és természetes ölő sejtekből (NK-sejtek) áll. Ezek fő feladata részben az immunválaszt kiváltó anyagok, az antigének semlegesítése, részben pedig ezek bemutatása az adaptív immunrendszer B- és T-sejtjei számára. A komplement– rendszer, amely a veleszületett immunrendszer humorális része (vagyis nem közvetlenül az immunrendszer sejtes elemeihez kötött, hanem ellenanyagokkal működik), a prokarióta és gomba paraziták sejtmembránjainak roncsolásában vesz részt, emellett rávezeti az NK-sejteket a betolakodókra.
Fontos megemlíteni, hogy a kétéltűek változó testhőmérsékletű állatok, így bőrmirigyeik váladéktermelése és immunrendszerük hatékonysága, de a bőrükön jelen lévő mikrobák anyagcseréje is, erősen függ a környezet hőmérsékletétől. Ebből következően, ha a hőmérséklet a kétéltűek számára optimális tartományon kívül esik, akkor erősen megnőhet a megfertőződésük veszélye, és súlyosabb lehet a fertőzés okozta betegség lefolyása is.
Összességében, bár a kétéltűek számos parazita ellen hatékonyan védekeznek, azok mégis óriási pusztítást végezhetnek a populációikban. Ez különösen akkor következhet be, ha az állatok számukra új, invazív élősködőkkel találkoznak, vagy ha lecsökken az ellenálló képességük más stressztényezők hatására, úgymint a már korábban említett élőhelyleromlás, környezetszennyezés, éghajlatváltozás vagy a populációk zsugorodása és az egymástól való elszigetelődés okozta beltenyésztés.
Paraziták együttes és egymásra hatása A természetben csaknem mindig és mindenütt többféle parazita van jelen, amelyek akár egyszerre, akár egymás után fertőzik meg ugyanazokat az egyedeket, együttesen hatnak azok túlélési és szaporodási esélyeire. Az együttes fertőzések lefolyását sok tényező befolyásolja. A jelenlévő paraziták fajgazdagságának növekedése általában a gazdaszervezet túlélési esélyeinek csökkenéséhez vezet. Például, egy észak-amerikai levelibékafajon (Pseudacris regilla) végzett kísérletes kutatások igazolták, hogy ha egyszerre hat különböző mételyfajjal fertőzik meg a békákat, akkor a gazda túlélési esélye jóval kisebb, mint amikor csak egy-két mételyfaj van jelen. Megfigyelték azt is, hogy ha a gazdaegyedet parazitáló fajok száma nő, akkor az egyes mételyfajok fertőzési sikere csökken, még a legfertőzőképesebb paraziták esetében is.
Mégis, a fertőzések együttes hatását nagymértékben meghatározza a paraziták faji összetétele, olyannyira, hogy még arra is van példa, hogy kétféle parazita együttes fertőzésétől kevésbé szenved a gazdaegyed, mint ha a két parazita külön-külön fertőzné meg. Érdekes felismerés az is, hogy a gazda számára több, együtt fertőző parazita jelenléte még akkor is súlyosbíthatja a következményeket, ha a különböző paraziták között egyébként negatívak a közvetlen és közvetett kölcsönhatások.
Emellett az az általános mintázat ismerhető fel, hogy a paraziták terjedési képessége és az általuk okozott betegség tüneteinek súlyossága általában pozitív összefüggésben van egymással: a jól terjedő paraziták nagyobb mennyiségben jutnak be a gazdaszervezetekbe, ami miatt súlyosabb tüneteket generálnak, és ez tovább segítheti a gazdaszervezetek közötti átadódást. Együttes fertőzések esetén a gazdaszervezetek környezetében egyre nagyobb mennyiségben megjelenő fertőző képletek döntően befolyásolhatják az egyes parazitafajokhoz köthető megbetegedések dinamikáját és a populáció szintjén a járványok lefutását.
Végül, de nem utolsósorban, egyre több bizonyíték támasztja alá, hogy a paraziták érkezésének időbelisége (sorrendje és egymáshoz képest az időzítésük) erősen befolyásolja a gazda-multiparazita kölcsönhatásokat. A már említett Pseudacris regilla levelibékákon végzett vizsgálatban például kimutatták, hogy ha két különböző mételyfajjal egyszerre fertőzik a békákat, akkor nem lép fel a paraziták között versengés, de amennyiben időben eltérés van a két fertőzés között, akkor a másodikként érkező parazitának csökken a fertőzési sikere. Ugyanakkor, csak az egyik érkezési sorrend esetén volt nehezebb a később érkező mételynek megtelepednie, a másik sorrend esetében nem, tehát a parazitafajok tulajdonságai és a sorrendiség egymással kölcsönhatásban határozza meg az együttes fertőzések kimenetelét.
Az együttesen fertőző paraziták közvetlen vagy közvetett módon egyaránt kölcsönhatásba léphetnek egymással.
Egyrészt versenghetnek a gazdaszervezetben korlátoltan jelen lévő térért, ami elsősorban makroparaziták esetében fordul elő. Másrészt a gazdaszervezet által nyújtott, ugyancsak véges erőforrásokért is versenyt futhatnak egymással. A paraziták oly módon is szenvedhetnek egymás jelenlététől, ha az egyik parazita hatására aktiválódott immunrendszer megnövekedett hatékonysággal védekezik a másik parazita ellen is (immunológiai keresztreakció). Ugyanakkor, előnyös is lehet egy parazita számára más paraziták jelenléte, ha utóbbiak képesek elnyomni a gazdaszervezet immunrendszerének működését (immunszuppresszió).
A különböző mikroparaziták részvételével történő együttes fertőzés megnyithatja az utat az érintett paraziták közötti horizontális génátvitelhez is, ami új, virulensebb variánsokat eredményezhet. Ismert például, hogy a Batrachochytrium dendrobatidis rajzóspórás kitridgomba virulenciáját meghatározó gének egy része petespórás gombáktól (Oomycota), illetve baktériumoktól származik.
Végül, a paraziták gazdaszervezeten belüli teljes populációja zsákutcába juthat, ha a gazda egy másik fertőző ágens által okozott betegségben idő előtt elpusztul. Mindezek értelmében az együttes fertőzés a paraziták szempontjából egyaránt lehet előnyös vagy hátrányos.
Sokszereplős változatok Együttes fertőzést okozhatnak a leszármazás szempontjából rokon paraziták (például több patogén gombafaj), de olyanok is, amelyek a törzsfán egymástól távol helyezkednek el (például egy bőrön keresztül behatoló parazita légylárva okozta léziók elősegíthetik a másodlagos bakteriális vagy gombafertőzések megjelenését). A vadon élő kétéltűek populációiban végzett felmérések eredményei arra utalnak, hogy mindkét fajta együttes fertőzés gyakori lehet. A kísérletes vizsgálatok szerint a különböző parazitákkal való egyidejű fertőzések gyakrabban vezetnek a megfertőzött egyedek pusztulásához, mint az ugyanazzal a parazitafajjal való ismételt, egymás utáni találkozás. Ugyanakkor arra is van példa, hogy az egymástól nagyon különböző parazitákkal történt együttes fertőzés meglepően enyhe következményekkel jár. Egy amerikai, békafajokon végzett kísérletes vizsgálat például azt bizonyította, hogy ha az egyedek egy közvetett fejlődésű métellyel már korábban megfertőződtek, akkor ellenállóbbak lehetnek egy későbbi vírusos fertőzéssel szemben. Továbbá, a vírus még sikeres fertőzés esetén sem volt képes olyan hatékonyan szaporodni, mint a métellyel nem fertőzött békákban.
A kétéltű gazdákat megfertőzni képes paraziták sokfélesége, a paraziták eltérő ökológiai jellemzői, a közöttük a gazdaszervezeten belül kialakuló közvetlen és közvetett versengés, a gazdaválaszok eltérő intenzitása, hatékonysága és a gazdák különböző parazitaspecifikus érzékenysége mind azt eredményezik, hogy a több parazita részvételével történő együttes fertőzések kimenetelét rendkívül nehéz megjósolni.
Az állatorvosi diagnózisok és a terepi megfigyelések értékes pillanatfelvételeket szolgáltathatnak a paraziták fogságban tartott és vadon élő kétéltűekben való együttes előfordulásáról, de sokkal több, különösképp kísérletes vizsgálatra lenne szükség az együttes fertőzések szabályszerűségeinek megismeréséhez.
Egy konkrét kísérlet A Magyar Kutatóhálózat (HUNREN) Agrártudományi Kutatóközpontjához tartozó Növényvédelmi Intézet Evolúciós Ökológiai Osztályának és a HUN-REN–ELTE–MTM Integratív Ökológia Kutatócsoportjának tagjai elvégeztek egy kísérletet, amelynek célja az volt, hogy meghatározzák ebihalakban egy patogén gombával és egy vírussal történt együttes fertőzés következményeit, a fertőzések lefolyását, valamint mindezeknek a környezeti hőmérséklettől való függését. Ehhez a vadon élő kétéltűek két legpusztítóbb kórokozóját, a Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) nevű gombát és a Frog Virus 3 nevű ranavírust (Rv) használták. A kísérletben erdei béka (Rana dalmatina) és barna varangy (Bufo bufo) ebihalakat fertőztek meg vagy az egyik, vagy a másik kórokozóval, vagy mindkettővel (előbb Bd-vel, később Rv-vel). Egy negyedik, kórokozóktól mentes (steril) tenyésztőközeggel kezelt csoport szolgált kontrollként. A fertőzés után az állatokat 22, 28 vagy 30 Celsius-fokon tartották. A hőmérsékletet azért manipulálták, mert korábbi vizsgálatok kimutatták, hogy mindkét kórokozó érzékenyen reagál a 30 Celsius-fok körüli hőmérsékletre: a Rv felszaporodását elősegíti, míg a Bd növekedését gátolja az emelkedő hőmérséklet.
Ugyanakkor, a kétéltűek immunrendszerének hatékonysága nagy általánosságban 28 Celsius-fok körül tetőzik. Hat nappal a hőkezelések megkezdése után leállították a kísérletet, szövetmintákat vettek a kísérletben részt vevő állatoktól, amelyekből a kórokozók DNS-ének kivonását követően valós idejű (kvantitatív) polimeráz láncreakció (real-time PCR, más néven qPCR) segítségével meghatározták a kórokozók jelenlétét, illetve hiányát és a fertőzés mértékét. A kísérlet eredményei szerint azok a kétéltűek, amelyeket előbb Bd-vel, utána Rv-vel fertőztek, kisebb arányban hordozták a Rv-t a hőmérsékleti kezelések végén, mint a csak Rv-vel fertőzött egyedek. Ennek legvalószínűbb magyarázata, hogy az előzetes Bd-fertőzés aktiválta a kétéltűek immunrendszerét, amely így hatékonyabban védekezett a Rv ellen.
Ugyanakkor, a Rv-vel történt későbbi fertőzés nem befolyásolta a Bd-fertőzés megmaradási esélyét és a fertőzés intenzitását sem. A nagyobb Rv-dózissal megfertőzött egyedek nagyobb eséllyel és nagyobb mennyiségben hordozták a Rv-t a kísérlet végén, ami arra utal, hogy a fertőzés későbbi alakulása szempontjából meghatározó fontosságú, hogy hány sejten kívüli vírusrészecske (virion) jut be a kétéltűek szervezetébe a fertőzéskor. Végül, a 30 Celsius-fokos kezelés mindkét kórokozó megmaradási esélyét és fertőzési intenzitását csökkentette, és ez a fertőzött erdei békák esetében magasabb túlélési eséllyel is társult.
Ezek az eredmények azt sugallják, hogy ha a környezeti hőmérséklet a Bd számára ideális szint fölé emelkedik, illetve a magas hőmérséklet nagyobb mértékben növeli a kétéltűek immunrendszerének hatékonyságát, mint a Rv replikációs rátáját, akkor a kétéltűek képesek lehetnek kordában tartani a fertőzéseket és túlélni még a két legveszélyesebb kórokozójuk egyidejű jelenlétét is. Ezek az eredmények megerősítik azt a felvetést is, hogy a magas hőmérséklettel való kezelés alkalmas lehet a kétéltűek két legfontosabb kórokozójával szembeni vegyszermentes védekezésre.
Merre tovább?
A leíró és kísérletes vizsgálatok mellett az elméleti modellek segítségével is fontos felismerésekre juthatunk. Prediktív modellekkel előre jelezhetjük a paraziták térbeli és időbeli eloszlását és így együttes előfordulásukat is. Más típusú modellekkel pedig lehetőségünk van az együttes fertőzések vizsgálatára, valamint a parazitaasszociációk közötti összehasonlításokra. A szakirodalomban megtalálható adatok és eredmények összefoglaló elemzése (meta-analízise) szintén hasznos lehet, ha általános következtetések levonása a cél. Fontos azonban megjegyezni, hogy mind a modellezésnek, mind a meta-analízisnek csak akkor van értelme, ha már elegendő, kísérletekben és természetes populációkban gyűjtött adat áll rendelkezésre. Mivel ettől egyelőre távol állunk, az elsődleges feladat, hogy több empirikus adatot kell gyűjtenünk, és minél több fajra ki kell terjesztenünk a vizsgálatokat. Ha a parazitafajok közötti kölcsönhatásokat és az együttes fertőzések gazdaszervezetekre gyakorolt hatásait jobban megértjük, azzal közelebb kerülhetünk a hatékony kezelési stratégiák kidolgozásához, és megelőzhetjük egész populációk és akár fajok eltűnését.
Hettyey Attila, Kásler Andrea Ujszegi János, Herczeg Dávid HUN-REN ATK NÖVI Evolúciós Ökológiai Osztály ELTE TTK Állatrendszertani és Ökológiai Tanszék
A cikk az MTA Bolyai János Kutatási Ösztöndíjának, valamint a Kulturális és Innovációs Minisztérium ÚNKP-22-5 és ÚNKP-23-4 kódszámú Új Nemzeti Kiválóság Programjának a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapból finanszírozott szakmai támogatásával készült.
Forrás: Élet és Tudomány