Токсичные алкалоиды часто обладают антимикробным действием, но некоторые бактерии, похоже, используют их в качестве пищи.
Алкалоидные химикаты, которые яд лягушек-древолазов наносит на кожу, увеличивают разнообразие видов микробов, живущих там, сообщают исследователи в Current Biology. Некоторые из этих микробов, похоже, даже питаются мощными алкалоидами.
Ядовитые лягушки-древолазы (Dendrobatidae) собирают и концентрируют в своих телах токсичные алкалоиды из некоторых ядовитых насекомых и других членистоногих, входящих в их рацион. Химические вещества просачиваются на кожу и являются потенциально смертельным средством отпугивания хищников. Алкалоиды также обладают противомикробными свойствами, и биолог Стефани Кэти из Стэнфордского университета задалась вопросом, как они могут формировать микробиом на коже лягушек.
Кэти и ее коллеги собрали образцы бактерий и грибков с кожи 11 видов лягушек-древолазов из разных мест Эквадора. Исследователи проанализировали гены в образцах, чтобы определить, какие виды микробов присутствовали. Команда Кэти также измерила относительные уровни алкалоидов в коже лягушек, отсортировав их по группам с высоким, средним и низким содержанием алкалоидов.
Команда обнаружила, что виды лягушек с более высокой концентрацией токсичных алкалоидов на коже имели большее разнообразие видов бактерий и грибков, живущих на них. Когда Кэти и ее коллеги скормили один вид выращенных в лабораторных условиях ядовитых лягушек-дротиков алкалоидом декагидрохинолином, или DHQ, сообщество бактерий кожи стало более разнообразным, чем раньше.
В совокупности эти результаты свидетельствуют о том, что неблагоприятные условия кожи ядовитой лягушки-древолаза создают уникальную экологическую нишу, которую использует определенная группа микробов.
Некоторые бактерии, в частности, могут процветать, потому что они фактически питаются токсинами. Исследователи скармливали аммоний и DHQ колониям кожных бактерий, которые были модифицированы сверхтяжелыми версиями азота и углерода. Они отслеживали, где эти необычные элементы заканчивались, и некоторые бактерии включали атомы углерода DHQ в свои собственные клетки.
«Похоже, что бактерии используют алкалоидный углерод для создания нового клеточного материала», — говорит Кэти.
Это не первое доказательство того, что бактерии едят токсичные алкалоиды, говорит она, но примеры из природы редки. Некоторые бактерии могут расщеплять кофеин, например. Кроме того, микробы в кишечнике пустынных лесных крыс переваривают токсины из растений креозота, защищая своих хозяев-грызунов от отравления.
Алкалоиды ядовитых лягушек-древолазов почти всегда исследовались через призму их роли в отпугивании хищников и того, как они были заимствованы из рациона лягушек, говорит Андрес Брунетти, химик-эколог из Института химической экологии Макса Планка в Йене, Германия. Но новые результаты добавляют «еще одного игрока в игру».
«Так что теперь не только хищник, лягушка и клещи или муравьи, которыми они питаются, взаимодействуют через алкалоиды, но и микробы», — говорит он. «Это действительно замечательно для понимания сложности экосистемы».
Кэти говорит, что результаты открывают множество других направлений для исследований. Например, ядовитые лягушки-древолазы, как правило, более устойчивы к инфекции или смерти от хитридиевого грибка, угрожающего земноводным во всем мире. Токсины или то, как они изменяют оболочку микробной жизни лягушек, могут каким-то образом обеспечивать защиту.
