警戒色并非真菌感染的可靠指标：对染色毒镖蛙黑色素与类胡萝卜素着色的研究

《Behavioral Ecology》：Defensive colouration is not a reliable indicator of fungal infection in aposematic poison frogs

本研究针对两栖动物壶菌(Batrachochytrium dendrobatidis, Bd)感染是否影响警戒色表达这一科学问题，通过对野生染色毒镖蛙(Dendrobates tinctorius)进行多光谱成像和ddPCR检测，发现背部的黑色素与类胡萝卜素着色均不能可靠反映Bd感染状态。研究揭示了体长对感染结果和着色特征的性别特异性影响，为动物颜色信号与健康状况关联的物种特异性提供了新证据。

　　

在动物王国中，色彩不仅是美丽的装饰，更是生存的关键。对于许多物种而言，色彩模式在捕食者回避和种内通信中扮演着核心角色。特别是具有警戒色的动物，如毒镖蛙，它们通过鲜艳的颜色向潜在捕食者宣传自己的不可食性。然而，当这些生物面临病原体侵袭时，它们的色彩信号是否会受到影响？这是一个值得深入探究的科学问题。

蛙类壶菌(Batrachochytrium dendrobatidis, Bd)作为一种全球性的两栖动物病原体，已导致多个种群衰退。这种真菌感染角化组织，引发壶菌病，破坏皮肤渗透调节功能并常常导致死亡。感染引起的病理变化包括皮肤过度角化、炎症和脱皮频率增加，这些变化可能直接影响皮肤的光学特性，从而改变色彩表达。

研究人员对染色毒镖蛙(Dendrobates tinctorius)这一具有高度颜色多样性的物种展开了研究。这种分布于圭亚那地盾东部的日行性蛙类，以其多变的色彩模式而闻名，通常由浅色（黄色、白色）斑块与黑色背景组成。研究团队假设，Bd感染可能通过资源重新分配、组织结构改变或色素获取减少等途径影响蛙类的色彩表达。

为了验证这一假设，研究团队在法属圭亚那的六个种群中采集了239只野生染色毒镖蛙的样本。通过微滴式数字PCR(ddPCR)技术检测Bd感染状态和感染强度，同时采用多光谱成像技术量化蛙类的色彩特征。研究特别关注了基于黑色素和类胡萝卜素的两种着色类型，因为它们在生理功能和代谢来源上存在显著差异。

研究结果显示，总体Bd感染流行率为21%，感染强度范围在0.2至2027个Bd拷贝/μl之间。令人意外的是，统计分析表明，无论是黑色素还是类胡萝卜素为基础的背部着色，均不能可靠地反映Bd感染状态。黑色区域的亮度主要受种群因素影响，而黄色着色的亮度、饱和度和色调也主要由种群差异决定，与感染状态无关。

进一步分析发现，体长(SVL)对感染结果和色彩特征具有重要影响。雌性个体中，感染概率随体长增加而降低，而黄色斑块的饱和度则随体长增加而增加。在雄性中，这种关系则呈现相反趋势。感染强度模型显示，无论性别，较大个体携带的Bd负载较低，表明体型可能在抵抗感染中发挥保护作用。

研究表明，在野生染色毒镖蛙种群中，背部着色特征并非Bd感染的可靠指标。这一发现挑战了色彩信号作为健康状况普遍指标的传统观点，强调了颜色与个体质量关系的物种特异性和环境依赖性。研究结果为理解动物色彩信号在病原体压力下的稳定性提供了新视角，也对两栖动物保护生物学具有重要意义。

研究方法上，研究团队结合了野外采样、分子检测和色彩量化技术。通过ddPCR精确测定Bd感染强度和流行率，利用多光谱成像和CIELAB色彩空间分析对蛙类着色进行客观量化。统计模型考虑了性别、体长、体重条件和种群差异等多重因素，确保了结果的可靠性。

研究结果部分通过多个维度展示了详细发现：

"Bd感染流行率和强度模式"显示，总体感染流行率为21%，感染强度范围广泛，不同种群和性别间存在差异。

"黑色素着色"分析表明，种群是影响黑色区域亮度的唯一显著因素，而Bd感染状态与黑色素着色无显著关联。

"类胡萝卜素着色"结果显示，种群对黄色着色的亮度、饱和度和色调均有强烈影响，而感染状态同样不具预测价值。

讨论部分深入分析了可能的原因：黑色素着色与免疫功能的已知联系在本研究中未得到支持，可能与物种特异性因素或低变异度有关。类胡萝卜素着色与感染的缺乏关联可能与当地感染强度较低有关，也可能是长期自然选择的结果，只有那些能够在持续病原体压力下维持昂贵信号的个体得以存活。

这项研究的重要意义在于它揭示了动物色彩信号与感染状态关系的复杂性，为理解警戒色在生态和进化过程中的稳定性提供了新证据。研究结果提醒我们，在评估动物色彩信号的功能时，必须考虑物种特有的生态和生理背景，以及长期的进化历史。