Sunteți liber să distribuiți acest articol sub licența Attribution 4.0 International.

dieta

Cianobacteriile produc toxine hepatice dăunătoare oamenilor și animalelor lor de companie, dar protejează crustaceele mici de creveți de paraziții fungici.

Noi cercetări arată că toxinele protejează animalele lacului de dimensiuni cu nisip, numite Daphnia, care le mănâncă, la fel cum toxinele din plantele de lapte protejează fluturii monarhi de paraziți.

Cunoscute în mod obișnuit sub numele de purici de apă, Daphnia joacă un rol cheie în rețelele alimentare de apă dulce și reprezintă o sursă vitală de hrană pentru mulți pești.

„Această lucrare arată că Daphnia care trăiește în lacurile Michigan poate câștiga protecție împotriva paraziților fungici prin toxinele prezente în cianobacteriile care formează flori”, spune ecologul Mark Hunter, care studiază monarhi la Stația Biologică a Universității din Michigan.

„Aceasta este o uimitoare paralelă acvatică a fluturilor monarh, care câștigă protecție împotriva paraziților lor de toxinele din alge. Acesta sugerează că medicamentele pentru animale pot fi chiar mai frecvente decât am crezut, extinzându-se în tărâmul acvatic. ”

Farmaciile de animale

Oamenii de știință știu de zeci de ani că animalele precum cimpanzeii caută plante medicinale pentru a-și trata bolile. În ultimii ani, lista farmaciștilor pentru animale a crescut mult mai mult și se pare că practica „automedicației” animalelor este mult mai răspândită decât au cunoscut oamenii de știință anterior.

Dar cele mai multe studii despre auto-medicarea animalelor se concentrează asupra ecosistemelor terestre. Oamenii de știință știu puțin despre modul în care dieta unui animal oferă medicamente în sistemele acvatice.

Pentru a fi clar, studiul actual nu arată că Daphnia se auto-medicează în sălbăticie. Pentru a demonstra auto-medicația, cercetătorii ar trebui să arate că Daphnia se hrănește preferențial cu cianobacterii și algele producătoare de toxine pentru a reduce riscul de boală. Cercetătorii vor căuta dovezi ale acestui tip de căutare selectivă în faza următoare a studiului.

Dar descoperirile oferă dovezi puternice pentru proprietățile protectoare ale toxinelor vegetale consumate de Daphnia.

„Agenții patogeni fungici au efecte devastatoare asupra culturilor, a faunei sălbatice și chiar a oamenilor”, spune ecologul Meghan Duffy. „Pentru mine, ideea că compușii pentru combaterea acestora ar putea fi chiar sub suprafața lacurilor noastre locale este cu adevărat interesantă.”

Dietele Daphnia

Pentru studiu, primul autor, Kristel Sánchez, a crescut Daphnia dentifera, un erbivor comun în lacurile nord-americane, în laborator și a hrănit indivizii cu una dintre cele opt specii de alge verzi sau cianobacterii (cunoscute anterior ca alge albastre-verzi).

În sălbăticie, Daphnia se hrănește cu alge și bacterii care plutesc în coloana de apă; un grup de animale acvatice minuscule numite zooplancton.

Cercetătorii au folosit cinci specii de alge verzi și trei specii de cianobacterii. Au diferit în ceea ce privește valoarea nutrițională și producția de toxine. Algele verzi tind să fie mai hrănitoare pentru Daphnia decât cianobacteriile producătoare de toxine.

Cianobacteriile utilizate în studiu au inclus o specie de Microcystis, un grup de cianobacterii comune care formează colonii, în mare parte de vină pentru înfloririle anuale de vară ale lacului Erie. Unele specii de Microcystis produc toxine hepatice numite microcistine.

„Faptul că aproape jumătate din tratamentele dietetice au arătat un fel de efect medicinal a fost cu adevărat surprinzător ...”

În experimentul ei, Sánchez a adăugat microcistină pură la unele dintre culturile Microcystis pentru a aproxima nivelurile de toxină frecvent observate în timpul înfloririi cianobacteriilor.

Cercetătorii au expus apoi Daphnia crescută în laborator la un parazit fungic comun și un parazit bacterian comun. În sălbăticie, Daphnia se infectează prin consumul de spori de paraziți în apă.

Cercetătorii au descoperit că dieta a avut efecte izbitoare asupra prevalenței infecției parazitului fungic, dar nu și a parazitului bacterian.

Două dintre dietele cu cianobacterii - inclusiv tratamentul dietetic în care oamenii de știință au adăugat microcistină pură la paharele care conțin culturi Microcystis - au prevenit complet infecțiile fungice. Dieta Microcystis singură, fără microcistină suplimentară, a dus la niveluri foarte scăzute de infecție fungică.

De asemenea, când Daphnia s-a hrănit cu alga verde Chlorella, a prevenit complet infecțiile fungice. În total, patru dintre cele nouă tratamente dietetice au arătat dovezi puternice ale activității antifungice.

„Am crezut că voi obține probabil o dietă din cele nouă care au arătat un anumit efect medicinal”, spune Sánchez. Faptul ca aproape jumatate din tratamentele dietetice au aratat un fel de efect medicinal a fost cu adevarat surprinzator si sugereaza ca nu acordam suficienta atentie mecanismului de auto-medicatie in ecosistemele acvatice.

În schimb, niciunul dintre tratamentele dietetice nu a împiedicat infecția cu parazitul bacterian. De asemenea, Daphnia neinfectată care a consumat o dietă de alge verzi a produs de două până la trei ori mai mulți descendenți decât cei care au consumat cianobacterii. Acest lucru confirmă calitatea nutrițională mai ridicată a dietelor cu alge verzi. Și, în general, infecția cu paraziți a redus creșterea.

Dinamica bolii

În faza următoare a studiului, cercetătorii vor căuta dovezi de auto-medicație și vor examina în continuare proprietățile antimicrobiene ale celor trei toxine care au prezentat activitate de luptă fungică în studiul inițial: microcistină-LR, anatoxină-a, și chlorella.

„O mulțime de cercetări în materie de produse naturale se realizează prin screening-ul a tone de materiale vegetale sau algale și folosind diferite teste biologice și sperând că veți avea noroc și veți găsi un nou compus sau ceva activ”, spune Sánchez. „Dar de ce să nu ne uităm la ceea ce se întâmplă deja în natură? Cred că asta mi s-a părut cu adevărat și de ce am ales să lucrez la acest proiect. ”

Lucrarea are implicații ecologice largi, în parte, deoarece se așteaptă o încălzire a climei globale care va crește frecvența înfloririi cianobacteriilor în unele regiuni, spun cercetătorii. Această schimbare ar putea modifica dinamica bolii în rândul Daphnia, care la rândul său „ar putea avea consecințe importante pentru rețelele alimentare din lacuri, din moment ce Daphnia sunt pășunători cheie și focarele de boli din populațiile Daphnia pot influența procesele la nivel de ecosistem”.

Lucrarea apare în Proceedings of the Royal Society B. Departamentul de ecologie și biologie evoluționistă al Universității din Michigan, programul de masterat Frontiers și National Science Foundation au susținut lucrarea.