В последние годы в Мировом океане погибли миллиарды морских звезд. Их твердые и колючие тела превратились в вязкую массу из-за неизвестной болезни.
Ученым наконец удалось найти виновника. Четыре года секвенирования генов и лабораторных экспериментов помогли исследователям выявить возбудителя разрушительной болезни морских звезд – бактерию Vibrio pectenicida.
Что известно о смертельной болезни морских звезд?
Вспышка заболевания, о которой биологи впервые сообщили в ноябре 2013 года, охватила экосистемы по всему западному побережью Северной Америки. Затем аналогичные сообщения о случаях истощения морских звезд распространились по всему миру, поразив более 40 видов.
Заболевание начинается с поражений бугристой поверхности. Затем мышцы морских звезд начинают разрушаться, а лучи искривляются и отваливаются. Через несколько дней животное умирает.
Особенно сильно пострадали в первые годы морские звезды-солнышки (Pycnopodia helianthoides), численность которых сократилась более чем на 90 процентов. Эти животные, окрашенные оттенками оранжевого и фиолетового, могут иметь до 24 лучей. Но болезнь в сочетании с губительной морской жарой, вызванной антропогенными изменениями климата, уничтожила львиную долю этих ярких существ.
К 2015 году они практически исчезли с берегов западного побережья от Аляски до Мексики. В связи с этим в 2020 году Международный союз охраны природы объявил этот вид находящимся под угрозой исчезновения.
Важные жители экосистемы
Эти красивые животные играют важную роль в водной экосистеме. Они поедают морских ежей, которые питаются водорослями. При отсутствии морских звезд колонии ежей разрослись бы и уничтожили водорослевые леса, оставив мертвые пустоши.
Этот угрожающий сценарий заставил исследователей искать спасительные решения. Водорослевые леса являются важным местом обитания экологически, культурно и промышленно ценных видов, таких как морские выдры, тюлени, морские свинки, рыбы, лобстеры, крабы и креветки. Эти леса поглощают углекислый газ и защищают береговую линию от самых сильных последствий штормов, пишет Science Alert.
Что узнали ученые?
Бактерия Vibrio pectenicida принадлежит к тому же роду, что вызывает холеру у людей и обесцвечивает кораллы. Но, как отметил морской эколог из Вашингтонского университета Дрю Гарвелл, «этот вибрион – хитрое существо, ведь он не проявляется при гистологическом исследовании, как другие бактерии». Возможно, из-за своей способности производить иммуноингибирующий токсин.
Сначала Гарвелл и его коллеги предполагали, что возбудителем является вирус. Поэтому для них стало неожиданностью обнаружение патогена в более распространенной группе бактерий. На пути идентификации этой бактерии стояли такие препятствия: сложность поиска здоровых морских звезд для сравнения; отсутствие видимых патогенов в пораженных тканях; нехватка знаний о морских инфекционных заболеваниях.
Специалистка по эволюционной экологии Мелани Прентис, руководительница исследования, провела с командой семь экспериментов с контролируемым воздействием, используя морских звезд-солнышков, выращенных в условиях карантина в неволе.
Контактируя с инфицированной тканью или жидкостью, здоровые морские звезды вскоре начинали болеть, их конечности скручивались, и животные в конечном итоге умирали.
Ученые знали, что если патоген вирусный, он сможет пройти через фильтр с размером ячеек 0,22 мкм или выдержать термическую обработку. Однако морские звезды, которые подверглись воздействию зараженного материала, прошедшего фильтрацию или нагревание, выжили, не пострадав. Это подтвердило, что происхождение болезни является бактериальным.
Секвенирование РНК инфицированных образцов морских звезд, полученных как из лаборатории, так и из океана, выявило наличие Vibrio pectenicida, известного патогена личинок гребешков и устриц. Этот штам бактерии FHCF-3 был выделен из инфицированных морских звезд и использован для заражения здоровых. Вскоре их лучи начали скручиваться и «плавиться», и команда поняла, что нашла возбудителя.
Исследователи считают, что к вспышке заболевания причастна изменение климата, поскольку известно, что бактерии Vibrio pectenicida размножаются в теплых водах. Более того, некоторые популяции морских звезд-солнышков цепляются за жизнь в холодноводных фьордах Британской Колумбии, где может быть слишком холодно для размножения бактерий.
Выводы из исследования опубликовал журнал Nature Ecology & Evolution.
