Gorączka jest jednym z najlepiej poznanych mechanizmów, za pomocą których zwierzęta zwalczają choroby zakaźne. Chore zwierzęta mogą podwyższać temperaturę ciała na dwa sposoby: poprzez regulację fizjologiczną, czyli zmianę wewnętrznych procesów metabolicznych, lub poprzez zmiany behawioralne, takie jak poszukiwanie cieplejszego środowiska. Zwierzęta zmiennocieplne, w tym płazy, ryby i gady, zazwyczaj stosują wyłącznie tę drugą strategię. Gorączka nie zawsze jest jednak najskuteczniejszą odpowiedzią na każdy patogen.

Naukowcy z Uniwersytetu Eötvös Loránd ELTE i Węgierskiej Sieci Badawczej HUN-REN (Węgry) badali, jak zmieniają się preferencje temperaturowe kijanek żaby dalmatyńskiej (Rana dalmatina) po zakażeniu ranawirusami. Ranawirusy należą do najbardziej niszczycielskich patogenów płazów. Mogą powodować masowe zgony w podatnych na nie populacjach na całym świecie.

Eksperymenty wykazały, że zmiennocieplny kręgowiec zakażony wirusem aktywnie poszukuje chłodniejszego, a nie cieplejszego środowiska, aby regulować temperaturę ciała.

Schładzanie behawioralne było dotychczas rzadko dokumentowana w świecie zwierząt – wcześniej opisywano je u kilku gatunków stawonogów zakażonych patogenami bakteryjnymi lub wirusowymi oraz u szczurów zakażonych bakteriami. Nowe odkrycia sugerują, że chłodzenie behawioralne może również pomóc zwierzętom w zwalczaniu infekcji wirusowych.

W eksperymencie porównano zachowania termoregulacyjne kijanek zakażonych ranawirusami i zdrowych. Jedna grupa kijanek mogła swobodnie regulować temperaturę ciała w ramach sztucznego gradientu termicznego, podczas gdy inna była utrzymywana w stale niskich temperaturach. Temperatury wybrane przez kijanki monitorowano przez pięć kolejnych dni, po czym za pomocą technik molekularnych określono ilość wirusa obecnego w ich tkankach.

Zakażone kijanki utrzymywane w gradiencie termicznym stopniowo wybierały chłodniejszą wodę niż ich zdrowe odpowiedniki. Co więcej, im wyższe było miano wirusa w organizmie osobnika, tym niższą temperaturę preferował. Ponadto zakażone kijanki regulowały temperaturę ciała z coraz większą precyzją w miarę upływu czasu, ograniczając się do coraz węższych zakresów temperatur. Kijanki utrzymywane w stale chłodnych warunkach miały znacznie niższe miana wirusa pod koniec eksperymentu.

„Nasze wyniki sugerują, że zakażone kijanki precyzyjnie dostosowują temperaturę ciała, aby spowolnić replikację wirusa, unikając jednocześnie szkodliwych fizjologicznych konsekwencji nadmiernie niskich temperatur. Powszechnie wiadomo, że niskie temperatury mogą spowolnić wzrost i rozwój kijanek, a także zmniejszyć skuteczność ich układu odpornościowego” – wyjaśnił dr Dávid Herczeg, pracownik naukowy w Grupie Badawczej Ekologii Integracyjnej HUN-REN–ELTE–MTM i pierwszy autor badania.

Na pierwszy rzut oka te wyniki mogą wydawać się zaskakujące, ponieważ gorączka behawioralna jest powszechnie uważana za skuteczną obronę przed infekcją. Jednak ranawirus replikuje się szybciej w wyższych temperaturach. Dlatego obniżenie temperatury ciała może zapewnić kijankom żab fizjologiczną przewagę w walce z infekcją.

„Nasze badanie dostarcza pierwszych bezpośrednich dowodów eksperymentalnych na to, że kręgowce zmiennocieplne mogą stosować chłodzenie behawioralne w odpowiedzi na patogeny. Odkrycia te pokazują również, że reakcje behawioralne na choroby są znacznie bardziej zróżnicowane, niż wcześniej sądzono” – powiedział dr Attila Hettyey, kierownik Katedry Ekologii Ewolucyjnej w Instytucie Ochrony Roślin w Centrum Badań Rolniczych HUN-REN.

Ranawirusy stanowią poważne zagrożenie dla populacji płazów na całym świecie, a zmiany klimatu stale zmieniają charakterystykę termiczną naturalnych siedlisk wodnych. Wyniki sugerują, że dostępność zróżnicowanych termicznie mikrosiedlisk na terenach podmokłych może poprawić szanse przeżycia populacji płazów dotkniętych chorobami. Podkreśla to wagę zachowania termicznego zróżnicowania ekosystemów słodkowodnych.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ agt/