Microbiota and skin defense peptides may facilitate coexistence of two sympatric Andean frog species with a lethal pathogen

Abstract

Management of hyper-virulent generalist pathogens is an emergent global challenge, yet for most disease systems we lack a basic understanding as to why some host species suffer mass mortalities, while others resist epizootics. We studied two sympatric species of frogs from the Colombian Andes, which coexist with the amphibian pathogen Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), to understand why some species did not succumb to the infection. We found high Bd prevalence in juveniles for both species, yet infection intensities remained low. We also found that bacterial community composition and host defense peptides are specific to amphibian life stages. We detected abundant Bd-inhibitory skin bacteria across life stages and Bd-inhibitory defense peptides post-metamorphosis in both species. Bd-inhibitory bacteria were proportionally more abundant in adults of both species than in earlier developmental stages. We tested for activity of peptides against the skin microbiota and found that in general peptides did not negatively affect bacterial growth and in some instances facilitated growth. Our results suggest that symbiotic bacteria and antimicrobial peptides may be co-selected for, and that together they contribute to the ability of Andean amphibian species to coexist with the global pandemic lineage of Bd.

El manejo de patógenos generalistas hipervirulentos es un desafío global emergente, sin embargo, para la mayoría de los sistemas de enfermedades carecemos de un comprensión básica de por qué algunas especies hospedantes sufren mortalidades masivas, mientras que otras resisten las epizootias. estudiamos dos especies simpátricas de ranas de los Andes colombianos, que coexisten con el patógeno anfibio Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), para comprender por qué algunas especies no sucumbieron a la infección. Encontramos una alta prevalencia de Bd en juveniles para ambas especies, pero las intensidades de infección se mantuvieron bajas. También encontramos que la composición de la comunidad bacteriana y los péptidos de defensa del huésped son específicos de las etapas de vida de los anfibios. Detectamos abundantes bacterias cutáneas inhibidoras de Bd a lo largo de la vida etapas y péptidos de defensa inhibidores de Bd post-metamorfosis en ambas especies. Las bacterias inhibidoras de Bd fueron proporcionalmente más abundante en adultos de ambas especies que en etapas anteriores de desarrollo. Probamos la actividad de los péptidos contra el microbiota de la piel y descubrió que, en general, los péptidos no afectaban negativamente el crecimiento bacteriano y, en algunos casos, facilitaban crecimiento. Nuestros resultados sugieren que las bacterias simbióticas y los péptidos antimicrobianos pueden coseleccionarse y que juntos contribuir a la capacidad de las especies de anfibios andinos para coexistir con el linaje pandémico global de Bd.