The fungicide chlorothalonil changes the amphibian skin microbiome: a potential factor disrupting a host disease-protective trait

Abstract

The skin microbiome is an important part of amphibian immune defenses and protects against pathogens such as the chytrid fungus Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), which causes the skin disease chytridiomycosis. Alteration of the microbiome by anthropogenic factors, like pesticides, can impact this protective trait, disrupting its functionality. Chlorothalonil is a widely used fungicide that has been recognized as having an impact on amphibians, but so far, no studies have investigated its effects on amphibian microbial communities. In the present study, we used the amphibian Lithobates vibicarius from the montane forest of Costa Rica, which now appears to persist despite ongoing Bd-exposure, as an experimental model organism. We used 16S rRNA amplicon sequencing to investigate the effect of chlorothalonil on tadpoles’ skin microbiome. We found that exposure to chlorothalonil changes bacterial community composition, with more significant changes at a higher concentration. We also found that a larger number of bacteria were reduced on tadpoles’ skin when exposed to the higher concentration of chlorothalonil. We detected four presumed Bd-inhibitory bacteria being suppressed on tadpoles exposed to the fungicide. Our results suggest that exposure to a widely used fungicide could be impacting host-associated bacterial communities, potentially disrupting an amphibian protective trait against pathogens.

El microbioma de la piel es una parte importante de las defensas inmunitarias de los anfibios y protege contra patógenos como el hongo quítrido Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), que causa la enfermedad de la piel quitridiomicosis. La alteración del microbioma por factores antropogénicos, como los pesticidas, puede afectar a este rasgo protector, alterando su funcionalidad. El clortalonil es un fungicida ampliamente utilizado que ha sido reconocido por tener un impacto en los anfibios, pero hasta ahora, ningún estudio ha investigado sus efectos en las comunidades microbianas de anfibios. En el presente estudio, utilizamos el anfibio Lithobates vibicarius del bosque montano de Costa Rica, que ahora parece persistir a pesar de la exposición continua a Bd, como un organismo modelo experimental. Utilizamos la secuenciación del amplicón 16S rRNA para investigar el efecto del clortalonil en el microbioma de la piel de los renacuajos. Encontramos que la exposición al clortalonil cambia la composición de la comunidad bacteriana, con cambios más significativos a una mayor concentración. También observamos una mayor reducción de bacterias en la piel de los renacuajos al ser expuestos a una mayor concentración de clortalonil. Detectamos la supresión de cuatro presuntas bacterias inhibidoras de Bd en los renacuajos expuestos al fungicida. Nuestros resultados sugieren que la exposición a un fungicida ampliamente utilizado podría estar afectando a las comunidades bacterianas asociadas al hospedador, lo que podría alterar una característica protectora de los anfibios contra los patógenos.