Porównanie zmienności MHC pomiędzy populacjami miejskimi i wiejskimi ropuchy szarej (Bufo bufo)

Celem badań było określenie polimorfizmu głównego kompleksu zgodności tkankowej (MHC) w populacjach ropuchy szarej (Bufo bufo) zamieszkujących środowiska wiejskie i miejskie w dwóch odrębnych regionach: Gdańsku na północy i Krakowie na południu Polski. Liczne badania dotyczyły wpływu urbanizacji na zmiany MHC, a także różnice w różnorodności MHC w różnych regionach w obrębie różnych gatunków. To badanie jest pierwszym, które bada wpływ tych dwóch czynników na różnorodność MHC u ropuchy szarej. Nasza analiza wykazała, że ​​urbanizacja nie miała znaczącego wpływu na różnorodność genetyczną alleli MHC w populacjach ropuchy szarej. Liczba alleli na osobnika i bogactwo alleli nie różniły się znacząco pomiędzy siedliskami miejskimi i wiejskimi. Różnice regionalne okazały się znaczącym czynnikiem wpływającym na zmiany MHC. Odrębne regiony Gdańska i Krakowa, potencjalnie powiązane z historyczną dynamiką populacji, znacząco wpłynęły na liczbę alleli na osobnika. Wyniki te są zgodne z wzorcami obserwowanymi u innych gatunków, podkreślając znaczenie neutralnych procesów, takich jak dryf genetyczny i efekt założyciela, w kształtowaniu polimorfizmu MHC na różnych obszarach geograficznych. Ponadto analiza częstości alleli wykazała różnice między Gdańskiem a Krakowem, odzwierciedlające różnorodność genetyczną i adaptacje regionalne. Niektóre allele wykazywały zauważalne różnice w częstotliwości, co sugeruje wpływ historycznej demografii, dryfu genetycznego, lokalnych adaptacji i potencjalnych preferencji łączenia się w pary. W badaniu tym nalega się na przeprowadzenie większej liczby badań w celu zgłębienia dynamiki genetycznej populacji ropuchy szarej w dłuższych ramach czasowych, przyznając, że badania krótkoterminowe mogą nie w pełni odzwierciedlać wpływ urbanizacji. Podsumowując, nasze odkrycia przyczyniają się do zrozumienia polimorfizmu MHC w różnych populacjach i potwierdzają interakcję czynników środowiskowych, regionalnych i historycznych. Takie odkrycia są niezbędne dla działań ochronnych, szczególnie w świetle postępującej urbanizacji i zmian środowiskowych, które są głównym problemem spadku populacji płazów.

Major Histocompatibility Complex (MHC) is a group of highly polymorphic genes involved in the adaptive immune response of jawed vertebrates. MHC II molecules have a vital role in the adaptive immune system as they are responsible for displaying antigens obtained from pathogens that have been engulfed by antigen-presenting cells. Multiple factors, such as host-pathogen co-evolution, negative frequency-dependent selection, and heterozygote advantage contribute to the initiation and maintenance of MHC diversity. There are several ways of determining the MHC variations in certain populations, and this study focussed on the allelic richness, number of alleles per individual and allele frequency. In this study, we compared MHC II gene variations in the common toad (Bufo bufo) across rural and urban areas in distant regions, Gdańsk in the north and Kraków in the south of Poland. Our analysis portrayed that urbanisation did not have a significant influence on the allelic richness and number of alleles of MHC genes within common toad populations. The geographical region appeared as a notable factor influencing MHC variations. The distinct regions of Gdańsk and Kraków, potentially linked to historical population dynamics, significantly impacted the allelic richness and the number of alleles per individual. These results are in agreement with patterns observed in previous studies done on other species, underlining the relevance of neutral mechanisms such as genetic drift and founder effect in shaping MHC polymorphism over distinct geographic areas. Moreover, the allele frequency analysis demonstrated differences between Gdańsk and Kraków. Specific alleles that were common in the respective regions displayed substantial differences in frequency, indicating the influence of historical demographics, genetic drift, and local adaptations. This study presses for more research to fathom the genetic dynamics of common toad populations over longer timeframes, conceding that short-term studies may not fully reflect the impacts of urbanisation. Moreover, our findings contribute to our understanding of MHC polymorphism in different populations and acknowledge the interaction of environmental, regional, and historical factors. Such findings are essential for conservation efforts, particularly in light of ongoing urbanisation and environmental changes that have been a major issue in the decline of amphibian populations.