Когда в 1935 году первые тростниковые жабы были привезены из Южной Америки в Квинсленд, многие из беспокоивших их паразитов остались позади. Но глубоко внутри легких по крайней мере одной из этих жаб-первопроходцев таились маленькие легочные черви-нематоды.

Почти столетие спустя жабы эволюционируют и распространяются по австралийскому континенту. В новом исследовании , опубликованном в журнале Proceedings of the Royal Society B, мы показываем, что легочные черви тоже эволюционируют: по причинам, которые мы еще не понимаем, черви, взятые с фронта вторжения жаб в Западной Австралии, лучше заражают жаб, чем их кузены из Квинсленда.

Вечная гонка вооружений

Легочные нематоды — крошечные нитевидные существа, которые живут в слизистой оболочке легких жабы, сосут ее кровь и выделяют яйца через пищеварительный тракт хозяина. Личинка, вылупившаяся в помете жабы, подстерегает нового хозяина, затем проникает через ее кожу и мигрирует по телу земноводного, чтобы найти легкие, приспособиться к комфортной жизни и начать цикл заново.

Паразиты и их хозяева вовлечены в вечную гонку вооружений. Естественный отбор будет отдавать предпочтение любой характеристике, которая позволяет паразиту лучше находить нового хозяина, создавать инфекцию и препятствовать попыткам хозяина уничтожить его.

С течением поколений паразиты все лучше и лучше заражают своих хозяев. Но в то же время любой новый трюк, позволяющий хозяину обнаружить, избежать или отразить паразитов, также будет предпочтителен.

Итак, это случай, когда паразиты эволюционируют, чтобы заражать, а хозяева эволюционируют, чтобы победить эту новую тактику. Чаще всего побеждают паразиты, потому что у них очень много потомков, а каждое поколение очень короткое. В результате они могут развивать новые трюки быстрее, чем хозяин может развиваться, чтобы бороться с ними.

Марш жаб

Совместная эволюция хозяев и паразитов наиболее синхронизирована у тех, кто находится в одном и том же месте, поскольку они встречаются друг с другом наиболее регулярно. Паразит обычно лучше способен заразить хозяев из местного населения, с которым он регулярно сталкивается, чем из отдаленного населения.

Но когда хозяева вторгаются на новую территорию, это может разрушить эволюционное соответствие между местными хозяевами и паразитами.

С тех пор как тростниковые жабы были выпущены на поля вокруг Кэрнса в 1935 году, ядовитые амфибии продвинулись примерно на 2500 километров на запад и в настоящее время находятся на пороге Брума. И за это время они сильно изменились .

Жабы Квинсленда — домоседы и проводят свою жизнь на небольшой территории, часто ночь за ночью повторно используя одно и то же убежище. В результате их популяция может достигать высокой плотности.

Для личинки легочного червя наличие большого количества жаб на небольшой территории, повторное использование и совместное использование убежищ упрощает поиск нового хозяина. Но на фронте вторжения (в настоящее время в Западной Австралии) жабы очень подвижны , передвигаются более чем на километр за ночь, если позволяют условия, и редко проводят две ночи в одном и том же месте.

На переднем крае вторжения жаб мало и они редки. У личинки легочного червя на фронте вторжения, ожидающей в почве прохода жабы, будет мало возможностей встретить и заразить нового хозяина.

Легочные черви с фронта вторжения

Когда хозяева редки, мы ожидаем, что паразит будет развиваться и лучше заражать тех, с кем он сталкивается, потому что второй шанс у него вряд ли будет.

Чтобы понять, как протекает коэволюция между тростниковыми жабами и их легочными червями, мы провели несколько экспериментов, объединив хозяев и паразитов из разных мест Австралии. Что произойдет, когда штаммы жаб и легочных червей, которые были разделены 90 годами вторжения, будут вновь представлены друг другу?

Для изучения этого явления мы собирали жаб из разных мест, разводили их в неволе и выращивали потомство в лаборатории в обычных условиях. Затем мы подвергли их воздействию 50 личинок легочных червей из разных районов ареала, подождали четыре месяца, пока инфекция разовьется, затем убили жаб и подсчитали, сколько взрослых червей успешно прижилось в их легких.

Как и ожидалось, лучше всего заражали жаб черви с фронта вторжения, а не только местные. За фронтом вторжения, в промежуточных и старых популяциях, мы обнаружили, что хозяева способны бороться со своими местными паразитами лучше, чем хозяева из отдаленных популяций.

Хотя мы наблюдали существенные различия в результатах инфекций, нам еще предстоит определить, какие биохимические механизмы вызвали эти различия и как изменения в генетических вариациях популяций хозяина и паразита могли их сформировать.Разговор
Грег Браун , постдокторант, Университет Маккуори ; Ли А. Роллинз , доцент Scientia, UNSW в Сиднее , и Рик Шайн , профессор эволюционной биологии, Университет Маккуори 

Источник: https://www.unsw.edu.au/