6 Minutės
Naujai atrasti įrodymai sieja bakteriją su pasauliniu jūrų žvaigždžių nykimu
Milijardai jūrų žvaigždžių žuvo per šiuolaikinę epidemiją, vadinamą jūrų žvaigždžių nykimo liga – tai būklė, sukelianti žaizdas, rankų susisukimą, audinių skylių susidarymą ir greitą žūtį. Po ketverių metų genomo sekoskaitos, laboratorinių infekcijų bandymų ir kruopštaus lauko mėginių tyrimo mokslininkai identifikavo bakterinį patogeną, atsakingą už plačiai paplitusį nykimą: Vibrio pectenicida. Šis atradimas išsprendžia ilgai trunkančią mįslę apie vieną iš destruktyviausių jūrinių ligų įvykių pastaraisiais metais ir aiškina skubų pakrantės ekosistemų konservacijos pavojų.
Protestas pirmą kartą sulaukė dėmesio 2013 m. lapkričio mėn. šiaurės Amerikos vakarinėje pakrantėje, o panašūs nykimo atvejai vėliau pasirodė visame pasaulyje ir paveikė daugiau nei 40 jūrų žvaigždžių rūšių. Labiausiai nukentėjo saulėgrąžų jūrų žvaigždės (Pycnopodia helianthoides), kurių populiacijos daugelyje regionų sumažėjo daugiau nei 90 proc. Šios didelės, daugiarankės plėšrūnės – dažnai ryškiai oranžinės ar violetinės spalvos, turinčios iki 24 rankų – beveik išnyko nuo pakrančių nuo Aliaskos iki Meksikos. 2020 m. Tarptautinė gamtos apsaugos sąjunga (IUCN) paskelbė rūšį kritiškai nykstančia.
Simptomai, ligos eiga ir ekosistemų pasekmės
Jūrų žvaigždžių nykimo liga paprastai prasideda kaip mažos žaizdelės ant šiurkštaus kūno paviršiaus. Per kelias valandas ar dienas raumeninis audinys skyla, rankos susisuka ir gali atsiskirti, o gyvūnas suyra į želatininę masę. Mirtingumas yra didelis ir vietinės populiacijos gali greitai išnykti. Plėšriųjų jūrų žvaigždžių netektis sukėlė kaskadinius ekologinius pokyčius: be jų ūrchinai (jūrų ežiai) išsiplėtė ir perėdė kelpo miškus (jūros dumblių miškus), paversdami struktūruotas buveines į vadinamas ežių dykromis.
Kelpo miškai (jūros dumblių miškai) suteikia svarbią buveinę ir palaiko ekologinę, kultūrinę bei komercinę reikšmę turinčias rūšis – rūktas jūras, ruonius, nugaruotes, daug žuvų, moliuskų ir bestuburių – ir atlieka reikšmingą vaidmenį pakrančių anglies sekvestroje bei krantų apsaugoje. Todėl jūrų žvaigždžių populiacijų žlugimas padidina klimato ir biologinės įvairovės rizikas šiltesnėse pakrantės ekosistemose.
Kaip mokslininkai surado patogeną
Vibrio pectenicida identifikavimas buvo atliktas žingsnis po žingsnio eksperimentine strategija, skirta įveikti kelias kliūtis: sergančiuose audiniuose dažnai nematyti akivaizdžių patogenų įprastinėje histologijoje, gamtoje laisvų nuo ligos kontrolinių gyvūnų trūksta, o jūrų infekcinių ligų ekologija yra mažiau ištirta nei sausumos sistemų.
Evoliucinė ekologė Melanie Prentice ir jos kolegos atliko septynis kontroliuotus poveikio eksperimentus su saulėgrąžų jūrų žvaigždėmis, veis tomis karantine. Sveikos, užaugintos narve asmenys, paveikti audinių ar skysčių iš sergančių egzempliorių, atkartojo būdingą nykimo eigą ir žuvo, patvirtindami ligos požymius laboratorinėmis sąlygomis. Norėdami patikrinti, ar agentas yra virusas ar bakterija, tyrėjai panaudojo 0,22 mikrometro filtrą ir šilumos apdorojimą: virusai gali pralįsti per tokį filtrą ir dažnai atsparūs vidutinėms šilumos procedūroms, tuo tarpu dauguma bakterijų sulaikomos arba inaktyvuojamos. Jūrų žvaigždės, paveiktos filtruotos ar pašildytos medžiagos, neparodė nykimo požymių, kas nukreipė link bakterinio kaltininko.
Iš sergančių asmenų, surinktų tiek laboratorijoje, tiek lauke, gauta RNR sekoskaita nuosekliai atskleidė Vibrio pectenicida genetinius ženklus — rūšį, jau žinomą dėl infekcijų jūros kriauklių lervoms ir austrėms. Tyrėjų komanda izoliuojo specifinį štamą FHCF-3 ir panaudojo jį sveikų jūrų žvaigždžių užkrėtimui. Užkrėsti gyvūnai greitai parodė tuos pačius susisukimo, suminkštėjimo ir rankų netekimo požymius, kaip tą matė lauke, atitinkant eksperimentinius infekcijos kriterijus ir patvirtinant bakteriją kaip priežastinį agentą.
Metodologiniai akcentai
Pagrindiniai metodai apėmė narve auginamas kontrolines grupes, filtracijos ir šilumos bandymus viruso ar bakterijos atskyrimui, taikytą RNR sekoskaitą kandidatinėms priežastinėms priemonėms nustatyti ir kultivavimo izoliuojant bei eksperimentais patvirtinant priežastinį ryšį.
Tyrėjai pažymėjo, kad Vibrio pectenicida gali išvengti aptikimo įprastoje histologijoje, galbūt todėl, kad gamina toksinus, slopinančius šeimininko imuninį atsaką ir paliekančius mažai matomų bakterijų audinių skyriuose. Šis „nematomumo“ mechanizmas aiškina, kodėl ankstyvieji tyrimai labiau linko prie virusinės hipotezės.
Klimato ryšiai ir geografinis pasiskirstymas
Vibrio genties bakterijos plačiai žinomos dėl greitesnio dauginimosi šiltesniuose vandenyse, ir mokslininkai spėja, kad žmogaus sukeltas klimato atšilimas bei jūrų kaitros bangos sustiprino protrūkius. Kai kurios saulėgrąžų jūrų žvaigždžių populiacijos išliko šaltesnėse, gilesnėse ar fiordų buveinėse Britų Kolumbijoje – tai gali būti terminės prieglobstės, kur bakterijai sudėtingiau įsitvirtinti. Temperatūros įtaka Vibrio augimui ir šeimininko jautrumui yra prioritetinė tolimesniems tyrimams, nes šiltėjant vandenims gali išsiplėsti erdvė ir laikas, kada protrūkiai gali vykti.
Vibrio gentis taip pat apima rūšis, susijusias su žmogaus cholera ir koralų ligomis bei balinimu, kas pabrėžia genties ekologinį platumą. Suvokimas, kaip aplinkos sąlygos, bakterijų virulentiškumo veiksniai ir šeimininko imunitetas sąveikauja, bus būtinas prognozuojant būsimą ligos riziką.
Eksperto įžvalgos
Dr. Elena Morales, jūrų mikrobiologė pakrantės tyrimų institute, komentuoja: „Šis tyrimas pateikia aiškų modelį, kaip identifikuoti sunkiai aptinkamus jūrinius patogenus. Sekoskaitos, kontroliuotų poveikio bandymų ir klasikinių Koch tipo infekcijos testų derinys buvo tik tai, ko reikėjo. Valdymo požiūriu turėtume plėsti aplinkos stebėjimą dėl Vibrio ženklų ir derinti tai su temperatūros bei maistingųjų medžiagų duomenimis. Tai padės prognozuoti protrūkių židinius ir laiką. Lygiagrečiai vertėtų vystyti jūrų žvaigždžių veisimo atsparumui programas ir kelpo miškų atkūrimą, kad sumažintume ekosisteminius padarinius, kol tobulinsime patogenų valdymo priemones.“
Konservacijos ir valdymo pasekmės
Vibrio pectenicida patvirtinimas kaip didelio masto jūrų žvaigždžių nykimo priežasties keičia stebėjimo ir mažinimo strategijas. Valdytojai dabar gali kurti molekulinius diagnostinius testus laukinėms populiacijoms ir akvakultūros įmonėms tirti, gerinti ankstyvojo perspėjimo sistemas, susietas su jūros temperatūros anomalijomis, ir teikti prioritetą šalčių prieglobstėms, kur gali išlikti likutinės populiacijos. Veiksminga atkūrimo veikla – narve veisimas, pagalbinis reintruderavimas ir ūrchinų pašalinimas ar jų ganymo valdymas – gali padėti kelpo miškams atsistatyti, tačiau ilgalaikė sėkmė priklausys nuo klimato sąlygų, kurios skatintų Vibrio plitimą.
Tyrėjai pabrėžia, kad patogeno identifikavimas yra tik pirmas žingsnis. Tolimesni darbai turėtų žemėlapiuoti štamų įvairovę, kiekybiškai nustatyti infekcijos termininius slenksčius, ištyrinėti virulentiškumo mechanizmus, tokius kaip imunitetą slopinantys toksinai, ir išbandyti galimus interventions būdus – probiotikus, vakcinas ar lokalizuotas gydymo priemones, galinčias apsaugoti vertingas populiacijas.
Išvada
Vibrio pectenicida atradimas kaip pagrindinio patogeno už pastarųjų jūrų žvaigždžių nykimą atstovauja svarbų žingsnį jūrinių ligų ekologijos srityje. Derindami genominį stebėjimą, kontroliuotus eksperimentus ir klasikinį patogenų izoliavimą, mokslininkai atskleidė bakterinį kaltininką, kuris anksčiau išliko nepastebėtas. Ši įžvalga atveria praktinius kelius diagnostikai, stebėjimui ir tikslingoms konservacijos priemonėms, siekiant apsaugoti saulėgrąžų jūrų žvaigždes ir kelpo miškų ekosistemas, kurios nuo jų priklauso. Kylant vandenų temperatūroms, būtina integruoti ligų ekologiją su buveinių atkūrimu ir klimato mažinimo priemonėmis, kad būtų saugoma pakrantės biologinė įvairovė ir jai teikiamos paslaugos.
Šaltinis: nature
Palikite komentarą