Виновником может быть множество микробов. С 2013 года ужасная и загадочная болезнь убила миллионы морских звезд вдоль западного побережья от Мексики до Аляски, заставив животных превратиться в слизь, потерять ноги и разорвать собственное тело на куски. В течение многих лет океанологи тщетно искали причину.
Теперь первое в своем роде исследование показывает, что микробиомы животных - сообщество бактерий, живущих в морских звездах и на них, - имеют решающее значение для прогрессирования болезни.
«К заболеванию может привести дисбаланс микробов», - сказала Мелисса Песпени, морской биолог из Университета Вермонта, соруководившая новым исследованием, опубликованным 7 ноября в Scientific Reports, онлайн-журнале от издатели Nature.
Или, возможно, изменения, наблюдаемые учеными в микробиомах морских звезд, были вызваны другим, пока не обнаруженным патогеном. «Мы думали, что можем найти дымящийся пистолет одного микроба, но нет, существует целый набор известных патогенов, численность которых увеличивается с началом болезни», - сказал Песпени..
Эти известные болезнетворные бактерии из семейства Tenacibaculum и другие условно-патогенные бактерии в изобилии появились в начале того времени, когда ученые наблюдали, как морские звезды заболевают. И эти же неприятные бактерии продолжали размножаться по мере того, как больные животные приближались к смерти. В то же время количество известных полезных бактерий из группы Pseudo alteromonas в начале болезни сильно уменьшилось.
«Мы еще не знаем причину истощения морских звезд», - сказала Мелани Ллойд, которая возглавляла новое исследование в качестве постдокторского исследователя в лаборатории UVM Песпени.
«Но мы показываем, что микробиом играет важную роль в том, остается ли морская звезда здоровой или заболевает», - сказал Песпени.
Вместе два ученых наблюдали за тридцатью семью охристыми морскими звездами (Pisaster ochraceus), собранными в Монтерее, штат Калифорния, - известном очаге болезни - в тридцати семи резервуарах в Вермонте. Все животные поступили в лабораторию здоровыми, но в течение двух недель у двадцати девяти из них развилась болезнь истощения, и они умерли.
Это действительно очень грустно видеть. Они становятся вялыми и жидкими, с отверстиями прямо внутри и без целостности тканей. Если рука начинает двигаться в одном направлении, она, скорее всего, оставит остальную часть своего тела позади, - сказал Песпени.
Напротив, у восьми животных, которые не заболели, общее богатство микробов было выше, чем у больных. И, как показывают ученые UVM, здоровые животные содержали множество полезных микробов, которые могут обнаруживать болезнетворные микробы, подавлять их рост и очищать от вредных веществ, которые могут повредить морскую звезду, таких как загрязнители окружающей среды.
Истощающая болезнь поразила более двадцати различных видов морских звезд на огромном географическом ареале, угрожая исчезновением некоторым из этих хищников высшего уровня и переписывая экологию западного побережья Северной Америки.
«Болезнь проникла в несколько разных родов морских звезд и внезапно появилась во многих отдаленных друг от друга местах», - говорит Песпени. «Из-за широко распространенного характера болезни становится все менее вероятным, что это единственный возбудитель».
С конца девятнадцатого века некоторые ученые предполагали, что прогрессирование инфекционного заболевания является результатом атаки одного организма на хозяина. Этот подход не проливает много света на некоторые сложные заболевания. Например, было показано, что болезнь черных полос у кораллов вызывается целым сообществом микробов. А у людей несколько хронических заболеваний, в том числе воспалительное заболевание кишечника, рассеянный склероз и диабет 1 типа, связаны с так называемым «дисбактериозом» - общим нарушением микробиома человека.
«Даже если мы найдем один патоген в корне болезни истощения морских звезд, он может выполнять свою работу, отбрасывая микробиом хозяина», - сказал Песпени. Но она подозревает, что болезнь является результатом многогранного каскада проблем, влияющих на микробиом и иммунную систему животного, которые, в свою очередь, могут быть вызваны загрязнением или изменением окружающей среды, отмечая важные области для дальнейших исследований..
Во время этого и других экспериментов «совсем не редкость наблюдать морскую звезду здоровой в один день, а на следующее утро разорванной на части и находящейся на грани смерти», - сказала соавтор UVM Мелани Ллойд. «Если бы это заболевание возникало у людей, это было бы созданием романа Стивена Кинга».