由于一系列因素,全球生物多样性持续下降,两栖动物尤其受到传染病的严重打击。一种名为壶菌病(通常简称为“壶菌”)的恶性真菌病已导致 90 种两栖动物灭绝,并使另外 500 种两栖动物数量减少。
不过,新研究以“青蛙桑拿”的形式带来了希望。想象一下,不是芬兰人和爱沙尼亚人喜爱的传统木制桑拿,而是一个巨大的、阳光加热的砖结构,里面有小洞,青蛙可以在那里躲避寒冷的天气。在冬季,壶菌对青蛙的攻击性更强,研究人员推测,如果绿铃蛙和金铃蛙有机会在人工桑拿中取暖,它们会抓住这个机会。事实证明,它们不仅会抓住这个机会,提高体温也有助于它们清除感染。
实验在实验室和自然环境中进行,青蛙既有阴凉处也有无阴凉处,也没有进入桑拿房的诱因。但它们像芬兰人在冬天一样喜欢去桑拿房。研究人员还发现,最初被感染并在桑拿房待了一段时间后抵抗感染的青蛙再次感染的可能性显著降低。
这篇题为“热点庇护所刺激青蛙抵抗壶菌病”的论文发表在《自然》杂志上,引起了广泛关注,《纽约时报》、《科学美国人》、《史密森尼杂志》、《科学》和《大众科学》都对其进行了报道。在 14 位合著者中,有 12 人来自澳大利亚,这项研究就是在澳大利亚进行的。唯一的北美合著者是阿肯色大学生物科学博士后研究员艾琳·索尔。
事实上,该团队对青蛙桑拿的研究受到了索尔之前关于两栖动物体温调节行为如何影响对壶菌的抵抗力的研究的启发。在那项于 2018 年进行的研究中,索尔设计了热梯度,她可以让青蛙在里面呆更长时间,同时测量它们的热偏好。
从实际角度来说,这意味着在铝制排水沟的部分区域上放置一个有机玻璃盖,铝制排水沟的一端有一个加热元件,另一端有一个冷却元件,从而在两端之间提供一定范围的温度。她最终发现,喜欢较高温度的物种在热梯度较温暖的部分停留时能够清除感染。
“ 《自然》杂志论文的第一作者安东尼·沃德尔 (Anthony Waddle)与我联系,因为他想在澳大利亚建立我的热梯度,并用绿铃蛙和金铃蛙复制我的研究,”索尔解释道。“所以,我在 2020-2021 年帮助他设计了他的装置和实验,然后帮助进行实验室研究的数据分析。
“与我 2018 年的研究非常相似,我们发现绿铃蛙和金铃蛙喜欢温暖的温度,并且在这种温暖的温度下能够更好地抵抗壶菌感染。安东尼和他在澳大利亚的同事随后应用实验室实验的结果建造了青蛙桑拿房并进行了中观实验。”
虽然研究结果表明,普通民众可以通过在花园或湿地建造低成本的桑拿房来拯救绿钟蛙和金钟蛙免于灭绝,但索尔警告说,这并不会对所有种类的青蛙有所帮助。
“我的研究表明,虽然适应温暖的物种在温暖的温度下患病率较低,但适应寒冷的物种在温暖的温度下患病率实际上较低,”索尔说。“我和同事将这种现象称为‘热失配假说’,几年前我们在系统间进行了一项全球研究,测试了我们的假说,该研究发表在《科学》杂志上。因此,不幸的是,青蛙桑拿并不适用于所有物种,但对喜欢温暖的绿铃蛙和金铃蛙却非常有效。”