Source de l'image: Aimee Silla Now, y compris les grenouilles, les amphibiens ont disparu plus rapidement que tout autre vertébré dans le monde. Les scientifiques et les écologistes ont établi pour eux de multiples bases de reproduction artificielle, mais ils ne peuvent toujours pas atténuer cette tendance. Comment faire en sorte que seules quelques espèces en voie de disparition se reproduisent et atténuent la crise des espèces est devenu un nouveau problème. Cependant, avec le développement de la technologie de reproduction et la diversification des habitats artificiels, nous pouvons encore entendre les appels de certaines grenouilles en voie de disparition à l'avenir. Un grand nombre de grenouilles entrent en danger Il y a quelques années, j'ai accidentellement reçu un e-mail d'un ami. Cet ami est un amoureux de la grenouille. Il a écrit dans un e-mail: "Toughie est mort." Toughie est une grenouille d'arbre de Panama (la grenouille d'arbre à membres bordés de Rabb). Cette grenouille d'arbre a de nombreux fans dans le monde entier. Et je suis l'un d'eux. Toughie a l'air très mignon, mais il est célèbre pour un fait cruel: c'est la dernière grenouille d'arbre de Panama au monde. En tant que seul survivant de la population dans la crise d'extinction, Toughie a connu une très courte vie d'étoiles.

Toughie (Source: wikipedia) En 2005, une équipe de protection des animaux a capturé Toughie et 4 autres grenouilles arboricoles du Panama dans une forêt de nuages lointains au Panama et les a amenés aux États-Unis pour la reproduction artificielle. Arrêtez l'extinction de la grenouille de Panama. L'espèce a rapidement disparu de la nature en raison de l'infection du champignon grenouille, et la reproduction artificielle a également échoué par la suite. En 2012, Toughie est devenu le dernier survivant, et il est décédé en septembre 2016. Bien que nous sachions depuis longtemps que Toughie partira, cela ne nous soulage pas du coup. Cette année, j'ai suivi le sort d'une grenouille d'eau Sehuencas de Bolivie. Cette belle grenouille d'eau s'appelle Remeo (Roméo) et vit seule dans l'aquarium du Musée d'histoire naturelle de Cochabamba en Bolivie depuis dix ans. Il a tenté à plusieurs reprises de trouver un partenaire, mais aucun n'a réussi. Fin 2017, Remeo a renoncé à l'appel au sexe opposé, il semblait destiné à faire face au même sort que Toughie. Heureusement, grâce à l'aide d'autres personnes sur Internet, cette grenouille d'eau de West Winks a une chance d'éviter la solitude. Le jour de la Saint-Valentin l'année dernière, l'éleveur de Remeo a publié les informations de Remeo sur le site Web. La grande quantité de dons apportés par ce déménagement a financé et soutenu le travail de recherche de grenouilles d'eau sauvage d'une autre expédition. En janvier de cette année, le musée a annoncé que l'expédition avait découvert cinq grenouilles aquatiques, dont deux femelles. Compte tenu des perspectives de survie sombres dans la nature, l'équipe d'expédition les a ramenés à l'aquarium. Remeo a finalement trouvé son autre moitié, et elle s'appelait Juliette.

Remeo (Source: American Physical Society) Chaque printemps, la grenouille dans mon arrière-cour semble saisir toutes les occasions de pondre beaucoup d'ufs, donc je suppose naïvement que la vie "post-mariage" de Remeo sera également très fluide, et j'ai hâte de voir le petit Nouvelles des têtards. Cependant, les résultats ne sont pas optimistes: la grenouille en captivité ne semble pas avoir beaucoup d'enthousiasme pour la reproduction. Si des animaux en voie de disparition comme la grenouille d'eau de West Winks ne s'accouplent pas et ne pondent pas d'ufs, comment les sauver? Pour les grenouilles et les crapauds, nous pouvons utiliser la technologie de reproduction pour résoudre ce problème. Avec le développement rapide de l'hormonothérapie amphibie, des technologies d'insémination artificielle et de cryoconservation, la probabilité de naissance d'une progéniture saine chez les grenouilles captives artificielles a également commencé à augmenter. Il existe actuellement peu d'espèces menacées d'extinction qui bénéficient de ces technologies, mais en tant que biologiste de la reproduction Aimee Silla de l'Université de Wollongong, Australie, ces technologies devraient aider davantage d'animaux en voie de disparition. Silla et son collègue Phillip Byrne ont rendu compte des réalisations dans ce domaine dans la Revue annuelle des sciences biologiques animales. Elle a déclaré: "Ces technologies ont un grand potentiel d'application, et il y a d'innombrables percées dans la passionnante, nous avons donc des raisons de rester optimistes." La biodiversité sur la planète diminue à un rythme sans précédent, tandis que les amphibiens supportent le poids de leur nombre. Plus que n'importe quel groupe de vertébrés. En 2017, l'Union mondiale pour la nature (UICN) a répertorié environ 2100 amphibiens en voie de disparition, représentant près de 32% des amphibiens connus. Selon les estimations de l'UICN, ce nombre pourrait continuer à atteindre environ 55%. En fait, nous connaissons très bien les coupables de la forte baisse de la perte d'habitats des amphibiens, du changement climatique, de la pollution de l'environnement, de la prédation excessive comme nourriture et du commerce croissant des espèces sauvages. Mais maintenant, la maladie infectieuse des amphibiens la plus grave de l'histoire, la chytridiomycose, est ajoutée. Récemment, les scientifiques ont évalué l'impact de la maladie et les résultats montrent que cette terrible infection fongique a entraîné la diminution du nombre de plus de 500 amphibiens et que plus de 90 espèces d'amphibiens ont disparu. À la fin des années 1980, les reptiliens ont d'abord sonné l'alarme pour l'extinction des espèces et ont finalement conduit à une évaluation mondiale des grenouilles, des crapauds et de leurs proches parents dans la communauté scientifique. Les résultats publiés en 2004 ont été choquants: le nombre d'amphibiens partout dans le monde a diminué, et certaines espèces ont même disparu. En 2005, des experts internationaux ont organisé un sommet pour formuler les mesures de protection correspondantes. L'une des propositions importantes est que les zoos, aquariums et autres organisations compétentes devraient essayer de "sauver" les espèces menacées et de procéder à l'élevage en captivité. Si tout se passe bien, ces «habitats de protection artificiels» préserveront dans une certaine mesure la diversité génétique des espèces menacées. S'il y a un habitat convenable, la progéniture restante peut être relâchée dans la nature pour aider à augmenter ou à restaurer la population décroissante. Dans ce plan, de nombreux écologistes ont ramené des grenouilles et des crapauds rares, et le nombre d'amphibiens en captivité a augmenté. Certains de ces programmes d'élevage ont connu un grand succès. Par exemple, le crapaud sage-majorquin a rétabli 18 populations reproductrices dans la nature, laissant la liste des espèces menacées. Le crapaud de pulvérisation de Kihansi en Tanzanie a été déclaré éteint à l'état sauvage en 2009 parce qu'un projet local de conservation de l'eau a détruit leur habitat embué d'eau à côté de la cascade du canyon Chihansi. Par conséquent, les gens ont réussi à créer un environnement de brouillard d'eau adapté aux crapauds d'élevage en captivité, et cet effort a également été récompensé. Des milliers de crapauds artificiels ont été placés sous un brouillard d'eau artificiel dans le Chihan West Canyon. Dans le sol.

Crapauds maternels. (Source: Wikipedia)

Technologie de procréation assistée

Mais pour de nombreuses autres espèces sauvées, la situation est moins optimiste. Certaines espèces ne peuvent pas produire d'ovules ou de sperme, ou le moment de la gamétogenèse entre les individus mâles et femelles n'est pas synchronisé; certaines espèces ne peuvent pas effectuer le comportement d'accouplement nécessaire; il y a quelques espèces qui ont des embryons, mais les embryons sont difficiles à développer davantage. Andy Kouba, biologiste de la conservation à la Mississippi State University, qui a étudié certains des amphibiens les plus rares des États-Unis, a déclaré qu'en plus de la crise d'extinction, il y a également une crise d'élevage en captivité. Pourquoi est-il si difficile d'élever une progéniture d'amphibiens? Dans une large mesure, cela est principalement dû au fait que nous ne connaissons pas suffisamment les exigences rigoureuses pour l'élevage d'espèces rares. Les grenouilles et les crapauds sont des animaux extrêmement divers, généralement avec de nombreuses stratégies et habitudes de reproduction très différenciées. Certains se reproduisent dans l'eau, y compris des lacs calmes, des ruisseaux qui se précipitent et des bassins peu profonds; d'autres se reproduisent sur terre, depuis le sol et les canopées des forêts tropicales humides, sous la mousse des marécages des montagnes, jusqu'aux piscines de mousse de roseaux. La plupart d'entre eux se reproduiront par fécondation in vitro, mais une petite partie d'entre eux est fécondée in vivo. Certains sont monogames, tandis que d'autres utilisent un mode d'accouplement plusieurs à plusieurs très déroutant. Plus important encore, les changements physiologiques et comportementaux liés à l'accouplement sont liés à une gamme de facteurs environnementaux et sociaux, y compris les changements d'humidité, de température ou de pression, les jours plus clairs et plus longs, les appels compagnons, la fin de l'hibernation, ou Une averse soudaine a marqué le début de la saison des pluies. Une fois qu'une espèce est au bord de l'extinction, nous avons peu d'occasions de l'étudier à l'état sauvage, il est donc difficile de trouver des déclencheurs pour l'accouplement. "Parfois, nous pouvons trouver les incitations à l'accouplement et les accoupler avec succès, mais pour de nombreuses autres espèces, peu importe comment nous essayons, nous ne pouvons pas trouver la bonne réponse", a expliqué Kouba. Par conséquent, trois types de technologie de procréation assistée (ART) ont vu le jour: (1) l'hormonothérapie, cette méthode peut favoriser les partenaires réticents à s'accoupler, ou induire le développement et la libération d'ovules et de sperme; (2) la fécondation in vitro, augmenter le nombre de descendants Et la diversité; (3) Technologie de congélation des spermatozoïdes ou des ovules en cas d'urgence. Quelques espèces menacées ont bénéficié de ces trois technologies. Par exemple, en Australie, l'hormonothérapie a transformé la grenouille du nord de la corroboree en un amoureux passionné, garantissant qu'ils contribuent tous leurs gènes à la prochaine génération. Le crapaud du Wyoming de la plaine Laramie des États-Unis s'est éteint à l'état sauvage, mais grâce aux hormones et aux techniques d'insémination artificielle, leurs populations ont commencé à se rétablir. De plus, le sperme congelé a également contribué à la progéniture du crapaud de l'Ouest en voie de disparition (Anaxyrus boreas) dans le sud des Rocheuses.

Crapaud de l'Ouest. (Source: Wikipedia) Mais il n'est pas facile de réaliser ces tâches. Bien que les scientifiques effectuent des recherches fondamentales depuis près de 70 ans pour utiliser des hormones et des techniques de fécondation in vitro pour cultiver des embryons d'amphibiens, dans les années 1990, lorsque les biologistes ont essayé d'utiliser ces techniques pour augmenter le nombre d'amphibiens, ils ont Il a été constaté que le processus de laboratoire ne convenait qu'à des objets spécifiques, il ne pouvait donc pas être directement adopté sur le terrain. Après plusieurs années d'ajustement et de test de la dose d'hormones, la première méthode de traitement efficace a finalement été établie. De plus, même la simple tâche de fusionner le sperme et l'ovule demande beaucoup d'énergie. Avec l'augmentation rapide du nombre d'habitats de protection créés par l'homme (dont beaucoup sont encore incapables de se reproduire naturellement), le sentiment d'urgence des gens augmente. "Nous avons réalisé que cette recherche doit être effectuée rapidement", a déclaré Silla. Et maintenant, le travail acharné a porté ses fruits. Elle a ajouté: "Ces dernières années, la technologie de reproduction assistée s'est développée rapidement." La raison pour laquelle l'hormonothérapie peut stimuler la maturation des gonades et la libération des ovules et du sperme dépend de deux injections d'hormones: l'hormone libérant la gonadotrophine et la gonadotrophine chorionique humaine (Jusqu'aux années 1970, ces expériences hormonales visaient principalement à étudier le comportement de grossesse humaine). Certaines espèces répondent mieux à la première hormone, tandis que d'autres conviennent mieux à la deuxième hormone, et la posologie et le calendrier d'injection sont également essentiels. Kouba a déclaré: "Chaque espèce est différente, il peut donc falloir plusieurs années pour trouver la bonne hormone et déterminer le moment et la fréquence du traitement." Pendant longtemps, trouver un traitement approprié pour une nouvelle espèce est un processus d'essais et d'erreurs. . Maintenant, pour environ 20 espèces, les scientifiques ont identifié l'hormonothérapie correspondante. À mesure que le nombre d'options de traitement hormonal augmente, certaines lois apparaissent progressivement, ce qui aide les scientifiques à trouver des thérapies hormonales plus adaptées. Par exemple, la lignée ancestrale des amphibiens semble déterminer le choix des hormones: certains membres de la famille des grenouilles et des crapauds réagissent mieux à la première hormone, tandis que les membres d'autres familles conviennent mieux à la seconde hormone. Silla et Byrne croient que les facteurs évolutifs peuvent également être la clé pour prédire le moment optimal de collecte du sperme, car le nombre de spermatozoïdes mâles produits et leur taux de libération sont étroitement liés à la stratégie d'accouplement de l'espèce. Chez les espèces non monogames, la compétition entre mâles pousse les testicules à évoluer dans une direction plus large, ils produisent plus de spermatozoïdes et les libèrent plus rapidement. Par exemple, le crapaud géorgien d'Australie-Occidentale (son alias est appelé grenouille charlatan car il va charlatan comme un canard) est polygame, et de nombreux mâles se rassemblent en groupes autour d'une femelle reproductrice. Ces mâles ont d'énormes testicules remplis de dizaines de milliers de spermatozoïdes. Après avoir injecté des hormones, elles commenceront à libérer le sperme en quelques minutes. Cependant, Silla a constaté que le meilleur temps de collecte était de 7 heures après l'injection, lorsque la libération de sperme a culminé. À l'opposé, la grenouille du sud de la corroboree, une espèce extrêmement menacée vivant dans les montagnes enneigées de la Nouvelle-Galles du Sud. Cette grenouille est monogame, ce qui signifie également qu'elle n'a pas besoin de produire beaucoup de sperme ni de se soucier de l'accouplement, donc ses testicules sont petits. Selon Silla et Byrne, après des injections d'hormones, ils doivent attendre longtemps pour avoir du sperme. Silla a déclaré: "Dans cette grenouille, il faut 36 heures pour atteindre le pic de libération de sperme, et nous n'avons collecté que quelques centaines de spermatozoïdes."

Grenouille de nuit dans le sud de l'Australie. (Source: la conversation) Après la collecte des gamètes, la deuxième technique requise est la fécondation in vitro, qui permet aux éleveurs de contrôler la parenté des générations futures, optimisant ainsi la diversité génétique en petits groupes. Bien que cela semble simple en théorie, ce n'est pas facile en pratique. La méthode traditionnelle consiste à mélanger les ufs et le sperme obtenus à partir de testicules hachés dans une boîte de Pétri et à laisser reposer pendant quelques minutes, puis les immerger avec de l'eau. Une dilution soudaine de la solution rendra le sperme actif. Mais en protégeant les animaux, nous ne pouvons pas obtenir directement des testicules. Au lieu de cela, les éleveurs doivent attendre que les spermatozoïdes entrent dans le cloaque et se mélanger avec l'urine avant de pouvoir être collectés. Pour certains crapauds, tant qu'ils sont ramassés et placés dans l'assiette, ils expulsent un mélange de sperme et d'urine. Si cela ne fonctionne pas, vous pouvez appliquer une légère pression sur l'abdomen. Les grenouilles sont plus difficiles à obtenir du sperme, les éleveurs peuvent avoir besoin d'utiliser un cathéter mince pour terminer le travail de collecte. En outre, le succès de la reproduction dépend du rapport de mélange correct du sperme et de l'ovule, de l'ajout d'un liquide spécifique qui active le sperme et de nombreuses autres raisons. La troisième technologie, la technologie de cryoconservation, peut également augmenter la population et assurer la santé génétique des espèces menacées. Étant donné que les amphibiens qui reçoivent une hormonothérapie produisent généralement du sperme et des ovules à des moments différents, la technologie de cryoconservation peut d'abord stocker les gamètes d'un sexe jusqu'à ce que nous obtenions des gamètes d'un autre sexe. Le stockage à long terme des spermatozoïdes ouvre également de nouvelles possibilités d'optimisation de la diversité génétique. Certains ufs collectés peuvent être fécondés avec du sperme provenant de nombreux mâles différents.Les populations de zoo et d'aquarium peuvent échanger du sperme.Nous pouvons même croiser des individus sauvages et captifs. En particulier, les individus ayant une valeur spéciale comme la résistance aux maladies peuvent continuer à apporter leurs gènes pendant une longue période après la mort. Cependant, comme vous le pensez, l'opération réelle est beaucoup plus compliquée qu'il n'y paraît. Le stockage des spermatozoïdes est plus facile que les ovules et les expériences de cryoconservation des spermatozoïdes ont été couronnées de succès chez de plus en plus d'espèces. Kouba et ses collègues ont créé la Bibliothèque nationale du génome des amphibiens. Il a déclaré: "La probabilité de décongélation initiale des spermatozoïdes pour récupérer l'activité n'est que de 5%, et maintenant elle peut atteindre 50% à 70%. Nous pouvons également enregistrer le sperme chez les animaux vivants et les utiliser Élever une progéniture. "Et la congélation de l'uf est une autre affaire: parce que l'uf est de grande taille, contient du jaune d'uf, une forte teneur en humidité et une couche externe épaisse en gelée, ces caractéristiques ont conduit les scientifiques à ne pas le congeler jusqu'à présent. Kouba a déclaré que ce problème devait être résolu. "La congélation du sperme est en effet beaucoup plus simple, mais si seul le génome masculin peut être conservé, cela ne représente que la moitié de la carte du génome."

Construisez plus de projets d'élevage

Jusqu'à présent, malgré l'énorme demande, le nombre d'espèces menacées bénéficiant d'une technologie de reproduction assistée est encore faible. Dans certains projets de reproduction, une grande partie ou la totalité de la progéniture résultante est toujours gardée en captivité pour aider à maintenir les habitats artificiels. D'autres sont revenus dans la nature: plus de 300000 crapauds à crête portoricains ont été relâchés dans les îles d'origine, et des centaines de grenouilles de fête du nord de l'Australie sont également retournées dans leurs marais subalpins. Toutes les grenouilles de fête du nord de l'Australie que Silla a cultivées dans le processus de recherche ont été relâchées, et elle en est très fière: "Je suis très excitée, cela n'est pas seulement basé sur des recherches en laboratoire, mais aussi une véritable action de protection."

Crapaud à crête de Porto Rico. (Source: Wikipedia) Dans un avenir proche, des technologies de reproduction plus avancées apparaîtront, mais nous ne pouvons pas les appliquer rapidement aux projets de reproduction des amphibiens. Dans le même temps, des centaines d'amphibiens sont au bord de l'extinction. Kouba a déclaré: "L'un des besoins les plus urgents est maintenant de mettre en place plus de projets d'élevage pour sauver plus d'espèces." Avec de la chance, de la patience et d'autres facteurs, le nombre de certaines espèces pourrait être en mesure de se rétablir par elles-mêmes. Mais pour d'autres espèces, nous devons peut-être encore espérer l'aide de l'homme. "Dans l'ensemble, par rapport au nombre de tous les amphibiens menacés, ce que nous sauvons n'est que de neuf vaches et d'un poil", a déclaré Kouba, "mais pour les grenouilles et les crapauds que nous étudions activement, cela aura un impact significatif" . "

Editeur: Chu Shuting Rédacteur en chef: Gu Jun

Source: Global Science

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