Исследователи Института цитологии (ИНЦ) РАН выяснили, что появление массовых аномалий конечностей у лягушек и жаб вызвано заражением плоским паразитическим червем Strigea robusta и зависит от сроков развития личинок (головастиков).  Результаты научной работы опубликованы в Journal of Experimental Zoology, они могут использоваться для понимания жизненного цикла гельминтов (червей-паразитов), которые в том числе могут вредить организму человека.

Микрофотография цисты гельминта Strigea robusta (синий цвет), окруженной тканями головастика (зеленый и красный)

Микрофотография цисты гельминта Strigea robusta (синий цвет), окруженной тканями головастика (зеленый и красный)

 

В середине XX века в разных странах мира было обнаружено множество случаев массовых аномалий конечностей у лягушек. Причины таких изменений первоначально связывались с радиацией, химическим загрязнением водоемов или заражением вирусами. Однако потом было обнаружено, что появление этих деформаций конечностей связано с заражением гельминтами. Одним из таких паразитов оказался широко распространённый плоский червь Strigea robusta.

Жизненный цикл этого червя включает трех хозяев. Взрослая особь живет в кишечнике уток. Из кишечника птиц яйца гельминтов в составе фекалий попадают в водоемы, где их поедают улитки-катушки. На период развития зародышей червей моллюски становятся их переносчиками до тех пор, пока не образуются личинки паразитов (метацеркарии). После этого метацеркарии готовы искать нового носителя – они прорывают кожу улитки и вырываются на свободу. Причем в ходе этого процесса улитка может погибнуть, если личинок слишком много.

Затем личинки гельминтов ищут себе следующего хозяина, в качестве которого выступают лягушки. Метацекарии находят в водоеме головастиков и, прорывая их кожу, проникают внутрь организма, образуя цисту. Чтобы жизненный цикл паразитов замкнулся, личинкам червей требуется время на развитие, а, кроме того, необходимо, чтобы зараженных лягушек съели утки. Для этого Strigea robusta в процессе эволюции выработала специальный механизм: паразиты, внедрившись в головастика, выделяют особый субстрат (обычно ретиноевую кислоту), который нарушает работу ряда генов у головастика лягушки, вызывая нарушение развития его конечностей (так называемая “аномалия П”). Проходя метаморфоз, такая лягушка становится медлительной, утке проще ее поймать. 

«Мы решили выяснить, почему из всех амфибий, которые обитают в тех же водоемах, что и Strigea robusta, эти паразиты поражают только лягушек, а не жаб, тритонов и прочих организмов. Для этого мы провели несколько сравнительных экспериментов с головастиками жаб. У первых в природе мы находили “аномалию П”, а у вторых – нет», – рассказывает руководитель Лаборатории стабильности хромосом и микроэволюции генома ИНЦ РАН Спартак Литвинчук.

Ученые провели пять экспериментов, в каждом из которых приняли участие по 30 головастиков трех видов жаб из трех различных регионов Евразии. Головастиков заражали метацеркариями Strigea robusta, дозу паразитов определяли с помощью методов микроскопии.

Результаты работы показали, что в лабораторных условиях черви оказались способны поражать головастиков жаб с такой же вероятностью, что и личинок лягушек, вызывая схожие аномалии конечностей. Однако в природных условиях исследуемые виды жаб, как правило, не подвергаются влиянию Strigea robusta. Оказалось, что это связано с тем, что сроки развития головастиков жаб намного короче, чем у лягушек, и составляют около 2-х месяцев. Поэтому, когда метацеркарии появляются в водоеме в поисках нового хозяина, обычно это происходит в конце июня - августе, личинки жаб уже отсутствуют. В то время как для развития головастиков лягушек требуется более 3-х месяцев. Этой разницы достаточно, чтобы метацеркарии не успели попасть в жаб, но успели поразить головастиков лягушки.

«Наши эксперименты показали, что Strigea robusta может заражать разных амфибий, но возможность для проникновения паразитов в организм носителя зависит от сроков развития головастиков. Результаты исследования могут использоваться для понимания того, почему в каких-то водоемах у амфибий возникают аномалии, а в других нет. Важно понимать, что это естественный процесс, а не следствия нарушения экологии в водоемах. Кроме того, нужно знать, как и почему распространяются черви-паразиты, ведь некоторые опасные виды используют в качестве носителя организм человека», - поясняет Спартак Литвинчук.

В исследовании приняли участие ученые ИНЦ РАН, Тюменского и Пензенского государственных университетов, Российского государственного аграрного университета (МСХА имени К.А. Тимирязева), Института физиологии и генетики животных (Чехия), а также Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН. Проект поддержан молодежным грантом РФФИ.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой Института цитологии Российской академии наук