科學家們終於解開了為何某些兩棲動物族群在遭受一種致命真菌疾病的毀滅性打擊後能夠恢復的謎團。這種疾病已在全球範圍內導致青蛙和蟾蜍大量死亡。
這項由倫敦大學學院（UCL）、倫敦動物學會（ZSL）和倫敦帝國學院領導的研究發現，兩棲動物免疫發育的時機，在其能否抵抗感染方面扮演著關鍵角色。研究結果已發表於《自然化學生物學》期刊。
一種針對成年兩棲動物的致命真菌
壺菌（Batrachochytrium dendrobatidis，簡稱 Bd）已在全球範圍內導致兩棲動物族群數量災難性下降。該真菌是引起壺菌病的原因，這種疾病會損害青蛙和蟾蜍的皮膚，並擾亂牠們調節水分、鹽分和礦物質的能力。
幼小的兩棲動物在很大程度上受到保護，因為蝌蚪和幼蟲缺乏 Bd 所賴以為生的角蛋白豐富的皮膚。一旦牠們轉變為成體，皮膚變得角質化，就容易受到感染，常常導致大規模死亡。
為了更深入地了解為何有些族群能夠恢復，而其他族群卻持續崩潰，研究人員研究了生活在法國和西班牙庇里牛斯山脈四個湖泊周圍的普通助產蟾蜍。這些湖泊都曾遭受嚴重的 Bd 爆發。
其中一個湖泊的蟾蜍族群仍在下降，幾乎已經消失。然而，在其他三個湖泊，儘管環境中仍存在該真菌，但族群數量已經恢復。
早期免疫防禦是關鍵差異
研究團隊將重點放在抗菌胜肽上，這些是從兩棲動物皮膚釋放出的天然化學物質，是其免疫系統的重要組成部分。
他們發現，來自恢復族群的蟾蜍在還是蝌蚪時就更早地產生了這些保護性胜肽。當牠們長大並變得容易感染 Bd 時，牠們的免疫防禦已經建立良好。
相比之下，來自掙扎族群的蟾蜍在蝌蚪階段產生的保護性胜肽要少得多，這使得牠們在成熟後準備不足。
主要作者、倫敦大學學院化學系、倫敦動物學會動物學研究所和倫敦帝國學院的 Phillip Jervis 博士表示：「我們的研究表明，受這種疾病嚴重影響的物種仍然可以恢復。牠們擁有對抗感染的工具——這取決於時機。這種疾病在蟾蜍和青蛙從蝌蚪轉變為成體時殺死牠們。在蝌蚪階段獲得成熟的免疫力有助於這些蟾蜍生存，並使族群得以延續。」
Jervis 博士補充說：「下一步是研究哪些因素阻礙了這些免疫系統的早期成熟。這可能歸因於遺傳因素或環境因素，例如溫度或鱒魚的存在——鱒魚對蝌蚪來說是一個巨大的危險，牠們可能會迫使蝌蚪更快地發育為成體以便離開水域，這意味著牠們的免疫系統發展時間更短。」
發現超過 1,100 種隱藏的免疫胜肽
為了研究蟾蜍的化學防禦機制，研究人員使用質譜法檢查了從牠們皮膚釋放出的胜肽（氨基酸的短鏈）混合物。
分析結果顯示，免疫胜肽的數量遠超科學家的預期。在識別出的 1,152 種胜肽中，只有七種先前已被記錄在案。
研究還發現，產生更多樣化胜肽的蝌蚪（即牠們在長成蟾蜍之前免疫系統就已成熟）更有可能在 Bd 持續爆發的情況下生存下來。在蝌蚪階段胜肽數量較少的族群則持續遭受高死亡率。
研究結果可能啟發未來藥物開發
資深作者、倫敦大學學院化學系的 Alethea Tabor 教授表示：「我們發現的胜肽多樣性遠超預期。我們現在需要了解牠們如何控制病原體，以及哪些胜肽具有抗菌作用。」
「許多人類藥物最初是在自然界中發現的——例如，盤尼西林來自真菌。因此，這些胜肽是可能用於幫助人類健康的新線索，特別是隨著我們人類物種面臨抗生素抗藥性日益嚴重的問題，這需要我們尋找治療感染的新方法。」
質譜法使科學家能夠以極高的精度測量分子的質量。在這項研究中，研究人員在倫敦大學學院化學系使用了串聯質譜法，將胜肽分解成更小的碎片，測量這些碎片，並重建每個胜肽的結構。這個過程使團隊能夠識別和排序數百種先前未知的分子。
共同作者、倫敦大學學院化學系的 Kersti Karu 博士表示：「在過去十年中，才出現了能夠同時分析數百至數千種分子的能力。這種方法更常應用於人類健康研究，例如區分癌細胞和正常組織，但正日益擴展到其他生物學研究領域。」
該研究由英國自然環境研究委員會（NERC）和 Leverhulme 信託基金資助。
