De kikker-killer

Biologie Een schimmelepidemie richt een slachting aan onder kikkers en salamanders. Wie helpt deze massamoordenaar? De mens.

Amfibieënexpert David Wake ging in de jaren zeventig nog graag op expeditie naar de dennenbossen van het Juárez-gebergte in Mexico. Het was een van de beste plekken om salamanders te verzamelen. Daar konden zich onder een stuk hout of schors wel 80 minisalamanders schuilhouden. Maar tien jaar later waren ze weg. Na een dag in het veld had Wake pas één salamandertje gevonden.

Biologen van over de hele wereld vertellen hetzelfde verhaal : vanaf de jaren zeventig begonnen kikkers en salamanders te verdwijnen. Van Noord-Amerika tot Australië zijn populaties ingestort en soorten uitgestorven. Dertig procent van de amfibieënsoorten wordt nu met uitsterven bedreigd.

Er zijn in de loop der jaren uiteenlopende verklaringen voor dit massale sterven geopperd, van zure regen tot klimaatverandering. Maar steeds meer wetenschappers denken dat de amfibieëncrisis vooral het gevolg is van een wereldwijde schimmelepidemie. Op elk continent blijken kikkers en salamanders besmet met de chytride schimmel Batrachochytrium dendrobatidis (Bd).

Laboratoriumexperimenten wijzen uit hoe dodelijk deze schimmel kan zijn. Toen Cynthia Carey van de University of California 15 Californische padden (Anaxyrus boreas) elk blootstelde aan één Bd-spore, waren na zes weken 13 dieren gestorven.

Met Bd besmette amfibieën vallen op door hun schilferige huid. De schimmel infecteert cellen in de opperhuid, waar hij vier tot vijf dagen groeit. Daarna maakt de schimmel ontladingsbuisjes die zich een weg naar het huidoppervlak wurmen. Terwijl die buisjes nieuwe sporen in de omgeving brengen, verbladdert de huid. Na een aantal cycli van groei en herinfectie sterft de kikker.

Biologen merkten Bd voor het eerst op in 1998, maar de schimmel zaait al veel langer dood en verderf. Uit analyses van museumhuiden blijkt dat de schimmel zich in de jaren ‘70 al over de wereld had verspreid – precies rond de tijd dat de eerste amfibieënpopulaties zijn ingestort. Matt Fischer van de Imperial College London probeert dit recente verleden van Bd bloot te leggen. Hij en zijn collega’s bepalen het DNA van Bd-monsters van over de hele wereld, om te achterhalen hoe en waar de schimmel is ontstaan.

Het laatste onderzoek van Fisher toont aan dat er niet één vorm van Bd bestaat, maar dat de kikkerschimmel in verschillende stammen onder te verdelen is (Proceedings of the National Academy of Sciences, 15 november). Hij en zijn team vonden in Zuid-Afrika en Zwitserland Bd-stammen die genetisch verschillen van de hypervirulente stam. Voorlopig laboratoriumonderzoek wijst uit dat deze lokale varianten ook minder dodelijk zijn.

Fisher ontdekte ook dat de wereldwijd verspreide stam een afwijkende genetische structuur heeft. De monsters die hij en zijn collega’s verzamelden bleken allemaal dezelfde twee verschillende chromosomensets te bezitten. “De simpelste verklaring voor dat patroon is dat de virulente vorm van Bd een hybride schimmel is”, zegt Fisher aan de telefoon.

Zwangerschapstest

Chytride schimmels hebben maar zelden seks, legt Fisher uit, maar als ze het doen, kan de combinatie van hun chromosomen een nakomeling opleveren met totaal nieuwe eigenschappen. “Door een toevallige ontmoeting tussen twee lokale stammen ontstond een nieuwe, virulente stam waar maar weinig amfibieën weerstand tegen hadden.”

Fisher denkt dat de internationale handel in amfibieën de twee onbekende ouders van Bd bij elkaar heeft gebracht. “De Afrikaanse klauwkikker (Xenopus laevis) wordt al vanaf de jaren dertig over de hele wereld verscheept. De kikker werd eerst gebruikt als zwangerschapstest, en later als proefdier”, zegt Fisher. “Door uitheemse amfibieën in contact te brengen met inheemse soorten, vergroot je de kans dat de schimmelstammen die zij bij zich dragen met elkaar kruisen.”

Als deze hypothese klopt, is de mens dubbel verantwoordelijk voor de schimmelepidemie. Hij is dan niet alleen direct betrokken bij het ontstaan van de gevaarlijke schimmel, maar ook bij de verspreiding ervan. Geïntroduceerde Noord-Amerikaanse brulkikkers (Rana catesbeiana) hebben de schimmel bijvoorbeeld naar Groot-Brittannië gebracht.

Buiktyphus

„Brulkikkers zijn de Typhoid Maries onder de amfibieën”, zegt Fisher. „Typhoid Mary was vrouw die aan het begin van de twintigste eeuw in New York leefde. Ze was drager van buiktyfus, zonder zelf ziek te zijn. Ze werkte als nanny en kok en besmette zo tientallen mensen. Brulkikkers zijn net zo. Ze worden niet ziek van Bd, maar verspreiden de schimmel wel.”

Waar Fisher zicht bezighoudt met de recente ontstaansgeschiedenis van Bd, bestudeert Erica Rosenblum van de University of Idaho het verre evolutionaire verleden van de schimmel. Zij vraagt zich af waarom Bd überhaupt in amfibieënhuid groeien kan. Zijn naaste verwanten zijn immers onschadelijke schimmels die in water of vochtige grond leven, en daar gebladerte en ander dood plantenmateriaal afbreken.

“Vijf jaar geleden bepaalden wij het complete genoom van Bd”, zegt Rosenblum aan de telefoon, “maar zonder andere chytride genomen om het Bd-genoom mee te vergelijken was het onmogelijk om de genen te identificeren die van de schimmel een huidvreter maakt.” Rosenblum besloot daarom om nu eens de complete genenset van een onschadelijke chytride te bepalen (PLoS Pathogens, 3 november).

Rosenblum en haar collega’s ontdekten eiwitfamilies die in Bd zijn uitgegroeid tot grote dynastieën. Zo blijkt Bd een waar arsenaal aan proteases te herbergen. Proteases zijn enzymen die andere eiwitten kapotknippen. Mogelijk scheidt de schimmel deze proteases af om huideiwitten open te knippen, zodat hij de opperhuid makkelijker kan binnendringen. Rosenblum telde meer dan vijf keer zo veel van die proteases in het genoom van Bd dan in dat van zijn ongevaarlijke neefje: 170 versus 30.

Een andere opvallende eiwitfamile in het Bd-genoom is die van de crinklers, of kreukelaars. Deze eiwitten zijn voor het eerst ontdekt in oömyceten, eencellige organismen die plantenziekten zoals bastbloeding en aardappelziekte veroorzaken. De kreukelaars danken hun naam aan de verkreukeling van bladen die zij veroorzaken. Deze eiwitten zijn nog nooit eerder in schimmels aangetroffen. Welk effect ze op de kikkerhuid hebben is dan ook onbekend.

“De uitbreiding van de protease-familie en de introductie van crinklers gaan miljoenen jaren terug”, zegt Rosenblum. “Het zijn misschien aanpassingen aan een leven in de huid, maar met hun oude leeftijd kunnen deze genen onmogelijk de oorzaak zijn van de epidemie van de afgelopen 50 jaar.”

Bd lijkt daarmee een oeroude, misschien onschadelijke, huidparasiet te zijn geweest, totdat de globalisering een massamoordenaar van hem maakte. Fisher pleit voor grotere waakzaamheid en strengere ecologische wetgeving, om te voorkomen dat andere schimmels hybridiseren en als pandemie de wereld over gaan. Ook voor amfibieën is het nog niet te laat. “Madagaskar herbergt de grootste diversiteit aan amfibieën. Gelukkig komt Bd er niet voor. Nog niet.”