37度热疗杀死致命真菌,却让濒危雄蛙精子减半

37度热疗杀死致命真菌,却让濒危雄蛙精子减半

科学动物

数据源:Journal of Experimental Biology + Science News

从皮肤溃烂到心脏骤停:一种真菌改写了青蛙的命运

在发烧或者泡高温温泉时,人体往往会感到疲惫不堪,医者也经常提示高热可能影响精子活性。在野生动物保护领域,科学家们正在面对类似的尴尬——为了救活感染致命病菌的青蛙,他们不得不把青蛙送进高温环境里「蒸桑拿」。

这场危机的罪魁祸首是一种名为壶菌(Batrachochytrium dendrobatidis,简称 Bd,一种能在两栖动物皮肤上大量寄生繁殖并破坏电解质平衡的真菌)的微生物。青蛙的皮肤是它们呼吸和吸收水分、电解质的关键器官。壶菌定植在皮肤表面后,相当于在青蛙体表盖了一层密不透风的膜,导致电解质快速流失,严重时会引发心脏骤停。

在过去几十年里,全球有约 500 种两栖动物因为壶菌感染出现种群数量急剧衰退,甚至有些物种就此彻底灭绝。澳大利亚特有的绿金铃蛙(Ranoidea aurea,一种背部带有亮绿色和金棕色条纹的濒危青蛙)也是重度受害者之一。这种原本在野外常见的蛙类,在真菌侵袭下种群数量大幅萎缩,被列为濒危物种。

绿金铃蛙 图:背部带有金色和绿色条纹的绿金铃蛙。来源:Science News / JAMESBENNETTWILD/INATURALIST CC BY-NC 4.0

每天升温两度:给青蛙蒸一场 37 度的热疗桑拿

为了拯救这些濒临灭绝的绿金铃蛙,科学家们开始寻找杀死真菌的办法。在实验中研究人员发现,壶菌对环境温度极为敏感,一旦温度升到 30 摄氏度以上,真菌的生长就会受到抑制甚至死亡。

基于这一物理特性,研究团队设计出了一套「桑拿热疗法」。科学家把感染了壶菌的绿金铃蛙放入温控环境箱中,从 25 摄氏度的常温开始,每天缓慢升温 2 摄氏度,直到环境温度达到 37 摄氏度。青蛙会在 37 摄氏度的高温下保持 6 小时,随后再被缓慢降回室温。

37 摄氏度接近人类的正常体温,但对于习惯在二十多度水域中生活的冷血两栖动物来说,这无疑是一场持续整整 6 小时的高温酷暑。实验证明,这套方案在杀菌方面成效卓著,37 摄氏度的高温能在数小时到几天内彻底将青蛙皮肤上的壶菌清除干净,成功把濒死个体从死亡线上拉了回来。

救活了性命,却蒸掉了半数精子

然而,这套看似完美的救命疗法,却在随后的长期追踪中露出了意料之外的副作用。由研究员罗斯·阿普顿(Rose Upton)领导的团队在《实验生物学杂志》(Journal of Experimental Biology,涵盖比较生理学与动物行为学领域的学术期刊)上发表了最新研究结果。

研究团队对 13 只成年雄性绿金铃蛙进行了热疗测试,其中包括 4 只健康个体和 9 只感染壶菌的个体。在完成热疗后,研究人员对这些雄蛙的生殖健康指标进行了详细检测,结果发现雄蛙的精子浓度出现了断崖式下跌,较治疗前几乎减少了一半。

更令人担忧的是这种高温损伤的长效性。研究人员在热疗结束 6 个月后再次检测,发现受过感染并接受治疗的雄蛙精子浓度依然处于显著偏低的水平。对于平均寿命只有数年的青蛙来说,6 个月几乎跨越了一个完整的繁殖季节,精子浓度的长期低迷意味着它们在这段时间内很难高效繁衍后代。

尽管检测数据显示,热疗后剩余的精子中能够活跃游动的比例略有提升,但精子总数的剧烈减少依然给种群复苏蒙上了阴影。如果雄蛙无法产生足够数量的精子,即便它们保住了性命,也难以在野外成功完成受精。

绿金铃蛙细节 图:正在接受观察的绿金铃蛙。来源:Science News / JAMESBENNETTWILD/INATURALIST CC BY-NC 4.0

野外放归的现实困境:个体生存与种群延续的博弈

未参与该项研究的匹兹堡大学两栖动物生物学家科里·理查兹-扎瓦茨基(Cori Richards-Zawacki)指出,如果热疗的目标仅仅是在实验室里保住单只青蛙的生命,这项技术无疑是成功的。但如果最终目标是将青蛙放归野外以重建野生种群,那么生育力的下降就成了一个极具破坏性的隐患。

理查兹-扎瓦茨基同时也表达了审慎的看法。她提醒道,目前要将精子减少完全归咎于热疗还为时过早,因为真菌感染本身对青蛙身体造成的系统性损伤,也可能在治疗后留下长期的健康后遗症。

这项研究本身也存在一定的局限性。本次测试的样本量仅有 13 只雄蛙,且缺乏未接受热疗的感染对照组来隔离变量;实验未将雌性青蛙纳入观察范围,无法得知高温是否会损伤雌蛙的卵巢;研究团队也尚未追踪这些雄蛙在实际交配中究竟能孵化出多少蝌蚪。

在生与死之间寻找温度的平衡点

面对热疗带来的副作用,研究负责人罗斯·阿普顿强调,团队并不主张因此全面废弃热疗方案。在面对壶菌这种致死率极高的传染病时,热疗依然是目前极少数能有效拯救感染青蛙的手段之一,如果不进行治疗,这些濒危青蛙将直接走向死亡。

目前研究团队正尝试探索更加温和的替代方案。例如测试是否可以在 30 摄氏度或 32 摄氏度这种相对较低的温度下达到同样的杀菌效果,或者在热疗期间辅以营养补充和保护性药物,以尽量降低高温对生殖系统的损伤。

这场关于青蛙热疗的讨论提醒人们,拯救濒危物种绝非简单的「杀菌救活」。当高温手段在清除病原体时剥夺了物种繁衍的潜力,保护工作就必须在保住当下性命与延续种群未来之间,重新寻找那个微妙的平衡点。

参考链接:

  • Journal of Experimental Biology 研究论文
  • Science News 科学新闻报道