Протягом останніх років у Світовому океані загинули мільярди морських зірок. Їхні тверді та колючі тіла перетворилися на в’язку масу через невідому хворобу.
Науковцям зрештою вдалося знайти її винуватця. Чотири роки секвенування генів та лабораторних експериментів допомогли вченим виявити збудника руйнівної недуги морських зірок – бактерію Vibrio pectenicida.
Що відомо про смертельну хворобу морських зірок?
Спалах захворювання, про який біологи вперше повідомили в листопаді 2013 року, охопив екосистеми по всьому західному узбережжю Північної Америки. А потім аналогічні повідомлення про випадки виснаження морських зірок поширилися по всьому світу, вразивши понад 40 видів.
Захворювання починається з уражень горбистої поверхні. Потім м’язи морвьсикх зірок починають руйнуватись, а промені викривлюються та відвалюються. За кілька днів тварина помирає.
Особливо сильно постраждали в перші роки морські зірки-соняшники (Pycnopodia helianthoides), чисельність яких скоротилася більш ніж на 90 відсотків. Ці тварини, забарвлені відтінками помаранчевого та фіолетового, можуть мати до 24 променів. Але хвороба в поєднанні зі згубною морською спекою, спричиненою антропогенною зміною клімату, знищила левову частку цих яскравих істот.
До 2015 року вони практично зникли з берегів західного узбережжя від Аляски до Мексики. У зв’язку з цим у 2020 році Міжнародна спілка охорони природи оголосила цей вид таким, що перебуває під загрозою зникнення.
Важливі жителі екосистеми
Ці гарні тварини відіграють важливу роль у водній екосистемі. Вони поїдають морських їжаків, які харчуються водоростями. За відсутності морських зірок колонії їжаків розрослися б та знищили б водоростеві ліси, залишивши неживі пустки.
Цей загрозливий сценарій змусив дослідників шукати рятівні рішення. Водоростеві ліси є важливим місцем існування екологічно, культурно і промислово цінних видів, таких як морські видри, тюлені, морські свині, риби, омари, краби та креветки. Ці ліси поглинають вуглекислий газ та захищають берегову лінію від найсильніших наслідків штормів, пише Science Alert.
Про що дізналися науковці?
Бактерія Vibrio pectenicida належить до того самого роду, що спричиняє холеру в людей та знебарвлює корали. Але, як зауважив морський еколог із Вашингтонського університету Дрю Гарвелл, «цей вібріон – істота хитра, адже він не проявляється при гістологічному дослідженні, як інші бактерії». Можливо, через свою здатність виробляти імуноінгібіторний токсин.
Спочатку Гарвелл та його колеги припускали, що збудником є вірус. Тому для них стало несподіванкою виявлення патогена в більш поширеній групі бактерій. На шляху ідентифікації цієї бактерії стояли такі перешкоди: складність пошуку здорових морських зірок для порівняння; відсутність видимих патогенів в уражених тканинах; брак знань про морські інфекційні захворювання.
Фахівчиня з еволюційної екології Мелані Прентіс, керівниця дослідження, провела з командою сім експериментів із контрольованим впливом, використовуючи морських зірок-соняшників, вирощених в умовах карантину в неволі.
Контактуючи з інфікованою тканиною або рідиною, здорові морські зірки незабаром починали хворіти, їхні кінцівки скручувалися, і тварини зрештою вмирали.
Науковці знали, що якщо патоген вірусний, він зможе пройти крізь фільтр з розміром осередків 0,22 мкм або витримати термічну обробку. Однак морські зірки, які зазнали впливу зараженого матеріалу, що пройшов фільтрацію або нагрівання, вижили, не постраждавши. Це засвідчило, що походження хвороби є бактеріальним.
Секвенування РНК інфікованих зразків морських зірок, отриманих як з лабораторії, так і з океану, виявило наявність Vibrio pectenicida, відомого патогену личинок гребінців та устриць. Цей штам бактерії FHCF-3 був виділений з інфікованих морських зірок і використаний для зараження здорових. Невдовзі їхні промені почали скручуватися та «плавитися», а отже, команда зрозуміла, що знайшла збудника.
Дослідники вважають, що до спалаху захворювання причетна зміна клімату, оскільки відомо, що бактерії Vibrio pectenicida розмножуються в теплих водах. Ба більше, деякі популяції морських зірок-соняшників чіпляються за життя в холодноводних фіордах Британської Колумбії, де може бути надто зимно для розмноження бактерій.
Висновки з дослідження опублікував журнал Nature Ecology & Evolution.
