Массовая смертность карибских морских ежей из-за простейших паразитов: исследование

Ученые обнаружили, что паразит стоит за серьезной гибелью длинноиглых морских ежей в Карибском море с разрушительными последствиями для коралловых рифов и окружающих морских экосистем.

Длинноиглые морские ежи (Diadema antillarum) действуют как жизненно важные травоядные, питающиеся водорослями, которые, если их не остановить, настигнут и покроют кораллы в космосе, блокируя свет и убивая их. Питаясь водорослями, морские ежи необходимы для поддержания здоровья кораллов и баланса в морской экосистеме.

Впервые случаи смерти от диадемы были зарегистрированы в Сент-Томасе на Виргинских островах США в конце января 2022 года. К концу марта случай был обнаружен на Малых Антильских островах, Ямайке и в мексиканском Карибском бассейне. К июню прошлого года он был обнаружен на большей части Больших Антильских островов, во Флориде и на Кюрасао.

Ученые пытаются определить причину загадочной болезни, которая привела к падению предсмертных показателей на 85-95% в пострадавших районах. Когда морские ежи умирают, они теряют свои шипы и отрываются от своих креплений.

Теперь международная группа из 42 ученых идентифицировала виновника как Philaster apodigitiformis, одноклеточных эукариот, которые являются частью группы из 8000 видов, называемых инфузориями. P. apodigitiformis является известным паразитом рыб.

«Нам редко предоставляется возможность настолько подробно разбираться в морских заболеваниях, чтобы мы могли понять, что их вызывает», — сказал морской эколог Ян Хьюсон, профессор микробиологии в Корнельском университете и ведущий автор исследования. Это вызывает массовую гибель Diadema antillarum в Карибском море». Научные достижения.

По словам Хьюсона, хотя ученые еще не знают, как лечить инфекцию P. apodigitiformis, обнаружение личности паразита может помочь им разработать стратегии по поддержанию здоровья морских ежей Diadema, выращиваемых для пополнения запасов в регионе.

«Знание возбудителя может также помочь снизить риски для нетронутой диодемы из-за таких вещей, как движение лодок, снаряжение для дайвинга или другие способы передвижения», — добавил он.

В начале 1980-х годов длинноиглые морские ежи были почти полностью уничтожены в Карибском море по неизвестной причине, что привело к снижению примерно на 98% по сравнению с предыдущими цифрами. Тридцать лет спустя его население восстановилось, но лишь на 12% от допандемического.

Это вымирание привело к быстрому исчезновению многих коралловых рифов в регионе, которые существуют до сих пор, при этом некоторые виды кораллов стали чрезвычайно редкими. Причина вспышки в начале 1980-х годов так и не была установлена, хотя Хьюсон и его коллеги теперь могут выяснить, можно ли обнаружить P. apodigitiformis в образцах музея Диадемы из того времени и региона.

В текущем исследовании исследовательская группа собрала три типа образцов диадем, в том числе: лица с нарушениями зрения; здоровые особи с того же участка; и полностью здоровые особи из непораженной зоны, служившие контролем для сравнения.

Быстрый сбор образцов с 23 участков стал возможен благодаря Программе оценки коралловых рифов Атлантики и Персидского залива, сети, которая помогла Хьюсону сотрудничать с учеными из Университета прикладных наук Ван Хола Ларенштейна в Карибском бассейне, Нидерландов и Университета Виргинских островов. , среди прочих.

Сотрудники подготовили образцы тканей и доставили их в лабораторию Хьюсона в Корнелле. Это сложный процесс, включающий таможенные и пограничные правила. Затем Хьюсон и его коллеги провели тесты для выявления вирусных или бактериальных патогенов в тканях с использованием новейших молекулярно-биологических и ветеринарных патологических методов, но результаты оказались неубедительными.

«Изначально они вообще не показывали каких-либо необычных микроорганизмов или микроорганизмов-кандидатов», — сказал Хьюсон. «Мы были немного в тупике».

В то время Хьюсон решил исследовать генетические сигналы эукариотических микроорганизмов, таких как грибы, инфузории и жгутиконосцы. «Когда я сделал это сразу же, у меня был сильный намек на эту скутикокоцилиатную филлоксеру», — сказал Хьюсон.

Он побежал в лаборатории и взял образцы жидкости Диадемы, которые люди собрали в полевых условиях, и поместил их под микроскоп.

«Я видел, что эта бахрома на самом деле была очень, очень обильной», — сказал он. «Это был момент большого «ага». Он сказал, что инфузории не присутствовали в образцах из контрольных участков.

Хотя известно, что P. apodigitiformis заражает рыб, это первый случай, когда он был связан с массовой гибелью беспозвоночных.

Хьюсон, научный сотрудник Центра устойчивого развития Корнелла Аткинсона, и соавторы Миа Брейтбарт, океанобиолог из Университета Южной Флориды, и Кристина Келлог, микробиолог из Санкт-Петербургского прибрежного и морского научного центра Геологической службы США во Флориде. , разработал эксперимент для проверки аксиом Коха — золотой стандарт теста для доказательства вне разумных сомнений того, что микроорганизмы связаны с состоянием.

Используя свежие образцы, собранные от зараженной диадемы с острова Флорида-Кис, и аквакультурной диадемы (никогда не подвергавшейся воздействию каких-либо патогенов), полученной из Центра сохранения аквариумов Флориды, исследователи заразили аквариумную диадему инфузориями, выделенными из биологических жидкостей инфицированных флоридских морских коньков. ёжики.

«Животные, которых лечили оборками, заболевали и умирали в 60% случаев», — сказал Хьюсон. Затем они смогли выделить и идентифицировать те же виды инфузорий P. apodigitiformis у этих недавно заболевших животных, доказав, что они были ответственны за болезнь.

«Почти никогда в среде дикой природы, и меньше всего в морской среде обитания, мы не можем доказать, что микроорганизмы на самом деле ответственны за болезни», — сказал Хьюсон.