Вчені знайшли причину масової загибелі морських зірок

Морський біолог з Університету Британської Колумбії Крістофер Харлі вважав себе досить неупередженим вченим. Але одного дня у 2014 році, підраховуючи морських зірок, він ледь не заплакав. Оглядаючи припливні басейни вздовж одного зі своїх улюблених берегів на острові Ванкувер, доктор Харлі побачив щось нове та тривожне: морські зірки на різних стадіях загибелі з викрученими або відсутніми променями. Руйнування тривало безперервно. Одна з його улюблених частин екосистеми — великі, барвисті, надзвичайно дивні морські зірки — просто розчинялася.

З 2013 року епідемія хвороби виснаження морських зірок вздовж тихоокеанського узбережжя Північної Америки спричинила загибель мільярдів морських зірок, які скручувалися та розпадалися. Соняшникові морські зірки, одні з найбільших у світі, втратили 90 відсотків своєї популяції за останнє десятиліття. Популяції морських їжаків, на яких зазвичай полюють морські зірки, розмножилися та знищили ліси ламінарії.

Причина хвороби залишалася невловимою. Але в понеділок нове дослідження визначило вбивцю: підступну бактерію, відому як Vibrio pectenicida. «Я чекав на це дуже довго», сказав доктор Харлі, який не брав участі в дослідженні.

Команда вчених на чолі з Алісою-Лоїс Гехман, морським екологом з Інституту Хакай у Британській Колумбії, проводила експерименти протягом чотирьох років, щоб знайти винуватця, який «ховався на видному місці», сказала доктор Гехман. Результати, опубліковані в Nature Ecology and Evolution, відкривають багато шляхів відновлення для видів морських зірок, які раніше були недосяжними без знання причини хвороби.

У дослідженні доктор Гехман та її команда збирали тварин з природи та поміщали їх на карантин. Якщо деякі захворювали, дослідники розміщували їх поблизу здорових морських зірок, щоб побачити, чи захворіють і вони. Нововіражені зірки стали відправними точками: дослідники брали зразки целомічної рідини з тіл тварин та вводили її здоровим зіркам. Целомічна рідина — це кров морських зірок, яка переносить поживні речовини всередині організму.

Зосередження не на зразках тканин, а на целомічній рідині було «великим проривом», сказала Дрю Харвелл, еколог хвороб з Університету Вашингтона та член дослідницької команди.

Паралельно дослідники нагрівали деякі зразки целомічної рідини, щоб можливо вбити все, що в ній було, та вводили її іншим здоровим морським зіркам. Протягом усіх експериментів жодна з морських зірок, яким ввели термічно оброблену рідину, не померла і не втратила промінь, сказала доктор Гехман. На противагу цьому, від 90 до 100 відсотків морських зірок, які контактували з необробленою рідиною, померли.

Генетичний аналіз оброблених та необроблених рідин морських зірок виявив присутність одного ключового організму в зразках з хворобою: Vibrio pectenicida. Команда пізніше ізолювала бактерію та виростила її в культурі в лабораторії. Подальші експерименти з нею в природних умовах підтвердили, що саме вона була винуватцем.

«Те, що один патоген, V. pec, так чітко виділяється як причина хвороби, було несподіваним та захоплюючим», сказала доктор Гехман. Доктор Харвелл назвала знахідку «неймовірно задовольняючою та важливою» після стількох років зусиль. «Для мене це відкриття десятиліття».

Хвороба спустошила популяції 20 видів морських зірок вздовж тихоокеанського узбережжя, і триває низка зусиль з відновлення цих груп. Програма відновлення соняшникових морських зірок, очолювана Nature Conservancy, має на меті повернути тварину до її природного середовища проживання, і понад дюжина акваріумів співпрацює для їх розведення в неволі. Знання причини має полегшити вдосконалення та розширення таких зусиль, кажуть експерти.

Лорен Шібельхут, еволюційний еколог та генетик з Лабораторії соняшникових зірок у Мосс-Лендінгу, Каліфорнія, сказала, що один перспективний шлях передбачає відбір окремих морських зірок, які показали найбільшу стійкість до бактерії. Інший включає пробіотики, забезпечення морських зірок іншими мікроорганізмами, щоб допомогти їм боротися з патогенами — техніка, яка спрацювала з коралами.

«Це лише кілька речей, які відкрили двері, які ми не могли зробити раніше», сказала доктор Шібельхут.

Багато питань залишаються. Як бактерія передається від однієї морської зірки до іншої? Чи є бактерія рідною для узбережжя Північної Америки, чи була завезена? Чи накопичується вона в їжі морських зірок?

«Звідки вона взялася?» сказав Кевін Лафферті, еколог з Геологічної служби США. Якщо вона була завезена через аквакультуру, дослідники могли б працювати над запобіганням майбутнього поширення, сказав він.