Специалисты из Пензенского, Тюменского государственных университетов и Института проблем экологии и эволюции РАН, действующих под эгидой Минобрнауки России, впервые провели обширное исследование ранавируса среди зеленых лягушек в Европейской России и Западной Сибири. В рамках проекта было проанализировано свыше 850 образцов ДНК, взятых как у диких, так и у содержащихся в неволе особей. Цель этой значимой работы — сохранить биоразнообразие амфибий и предотвратить их массовую гибель по всему миру.
На протяжении последних 10–15 лет две основные угрозы для земноводных по всему миру — это хитридиевые грибы и ранавирусы (семейство Iridoviridae). Эти патогены поражают хладнокровных позвоночных, включая амфибий, рыб и рептилий. Инфицирование ранавирусом проявляется язвами, кровоизлияниями, затруднением дыхания, анорексией, вялостью, нарушением плавучести или хаотичным движением. В неблагоприятных условиях вирус может стать причиной массовой гибели животных.
Ранавирусы широко распространены на всех континентах, кроме Антарктиды, и хорошо изучены в Западной Европе. Однако в России, несмотря на серьезную угрозу, которую они представляют для животного мира, этот вид вирусов оставался практически не исследованным.
Исследователи из Пензы, Москвы и Тюмени первыми в России провели масштабный мониторинг ранавирусов у зеленых лягушек в Европейской части страны и Западной Сибири. Результаты этого экологического исследования подчеркивают важность строгого контроля за отловом, транспортировкой и выпуском лягушек. Аналогичные меры предосторожности требуются и для рыбоводных хозяйств, поскольку головастики-носители вируса могут распространяться вместе с рыбной молодью в период ее активного разведения.
Олег Ермаков, кандидат биологических наук и доцент кафедры «Зоология и экология» ПГУ, отметил, что научному коллективу удалось провести тестирование на ранавирусы как аборигенных, так и инвазивных популяций зеленых лягушек по всей территории России.
Для исследования был применен количественный ПЦР-анализ 853 образцов ДНК зеленых лягушек, хранившихся в коллекции лаборатории молекулярной экологии и систематики животных ПГУ. Эти лягушки были отловлены в 94 различных локациях, преимущественно в бассейнах рек Волги, Дона и Оки. Из общего числа образцов 590 были получены от диких особей, а 263 — от лягушек, которые некоторое время содержались в лабораторных условиях после отлова.
Как пояснил Олег Ермаков, распространенность ранавируса среди «лабораторных» лягушек анализировалась отдельно, так как требовалось выяснить, произошло ли заражение до или после их помещения в неволю.
Исследование выявило, что 8,8% диких лягушек и 27% особей, содержавшихся в неволе, были носителями ранавируса. Примечательно, что ни у одной инфицированной особи не наблюдалось видимых клинических признаков заболевания.
«Было установлено, что вирусная нагрузка у лабораторных лягушек в три раза выше, чем у диких особей. Это указывает на необходимость особого контроля за условиями содержания земноводных в неволе и их выпуском обратно в природную среду обитания, чтобы предотвратить дальнейшее распространение вируса. Данная проблема особенно актуальна для рыбоводных предприятий и лягушачьих ферм», — подчеркнул Ермаков.
Команда также провела секвенирование 22 образцов гена основного капсидного белка (МСР) ранавируса: 11 взяты у диких животных из девяти локаций и 11 — у лабораторных из девяти мест. Эти данные позволили уточнить географию распространения вируса. В сочетании с уже имеющейся информацией новые открытия подтверждают повсеместное присутствие выявленной линии ранавируса на европейском континенте.
«Полученные нами результаты углубят понимание механизмов распространения ранавируса и круга его носителей в Европе, что критически важно для эффективного сохранения и контроля популяций», — заключил Олег Ермаков.
Наработки российских ученых уже активно применяются в научных исследованиях как в России, так и за рубежом. Выводы и рекомендации, представленные в статье, направлены на сохранение биоразнообразия амфибий. Результаты работы были опубликованы в престижном международном журнале EcoHealth.
Олег Ермаков, кандидат биологических наук, доцент кафедры «Зоология и экология» Пензенского госуниверситета, ответил на вопросы:
— Что придает вашему исследованию статус первого и уникального для России?
— Ранее, в 2014 году, ранавирус был выявлен в России сотрудником ИПЭЭ РАН А. Н. Решетниковым и его коллегами в Московской области, где изучалась гибель головастиков и метаморфов серой жабы. Тогда было установлено наличие как хитридиевого гриба, так и ранавируса в образцах из двух водоемов. В 2022 году наши коллеги из ТюмГУ провели исследование в Западной Сибири, обнаружив лишь один инфицированный экземпляр серой жабы из 252 образцов шести видов амфибий. Уникальность же нашего проекта в том, что мы впервые применили обширный материал, собранный с 2006 по 2016 год, включающий 853 образца тканей трех распространенных видов зеленых лягушек (род Pelophylax) из 94 локаций. Наше исследование охватывает ключевые речные бассейны Европейской России (Волга, Дон) и Западной Сибири, предоставляя беспрецедентный объем хронологически датированных данных.
— Какова природа глобальной угрозы, которую ранавирус несет для биоразнообразия земноводных?
— За последние десятилетия по всему миру возросла частота случаев массовой гибели амфибий, и ранавирус — частая тому причина, как среди диких популяций, так и на специализированных фермах. Рост числа таких инцидентов наблюдается в Европе, Азии, Африке, Центральной и Южной Америке, что также частично объясняется усилением мониторинга инфекций. Вирус способен поражать более 100 видов амфибий, а также костистых рыб и рептилий, вызывая массовую смертность. Таким образом, ранавирус является серьезным патогеном для всех трех классов хладнокровных позвоночных. Стоит отметить, что у исследованных нами зеленых лягушек видимых симптомов ранавироза не было. Это может объясняться либо невысокой вирусной нагрузкой в относительно прохладных водоемах региона, либо тем, что амфибии выработали иммунные генотипы, позволяющие им бессимптомно переносить инфекцию, подобно легкой простуде у человека.
— По какой причине объектом вашего исследования стали именно зеленые лягушки?
— Выбор объекта исследования порой случаен. В нашей лаборатории уже десятилетие хранилась обширная коллекция образцов ДНК зеленых лягушек, собранная изначально для других целей — изучения филогеографии их распространения от западных границ России до Западной Сибири. Однако, поскольку ДНК, извлеченная из тканей лягушки, содержит не только ее собственный генетический материал, но и ДНК потенциальных вирусов, грибов и бактерий, эту коллекцию можно было успешно использовать для исследования патогенов.
— В чем заключалась основная цель данного масштабного проекта?
— Главная цель проекта заключалась в определении масштабов распространения ранавируса на столь обширной территории, что позволит провести мониторинговую оценку и разработать эффективные стратегии по сохранению биоразнообразия амфибий.
— Какие конкретные меры контроля и предотвращения распространения ранавируса вы предлагаете?
— Прежде всего, необходим систематический мониторинг патогенов амфибий для предотвращения занесения инфицированных особей в новые, пока «чистые» водоемы. Учитывая высокую вирусную нагрузку у амфибий, содержавшихся в неволе, крайне важно проявлять осторожность при их возвращении в природные места обитания после лабораторных исследований. Также требуется мониторинг рыбохозяйственных водоемов, особенно в южных регионах, где теплый климат может способствовать более высокой вирусной нагрузке.
— Каким образом будут применяться полученные результаты, и планируется ли дальнейший мониторинг?
— Безусловно, это исследование послужит важной отправной точкой для будущих научных работ. Продолжение мониторинга жизненно необходимо по уже упомянутым причинам. Вероятно, следующим шагом в изучении распространения патогенов станет анализ экологической ДНК (eDNA) — генетического материала, присутствующего в окружающей среде, а не извлекаемого непосредственно из организма. В контексте нашей работы этот метод предполагает фильтрацию воды из мест обитания амфибий, последующее извлечение тотальной ДНК из фильтрата, а затем метабаркодирование и сравнение с существующими базами данных для идентификации патогенов.
Материал подготовлен при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
