Каждое лето в Южной Германии, Австрии и Швейцарии гибнет тонна кумжи. Междисциплинарная группа из Мюнхенского технического университета (TUM) обнаружила виновника загадочной гибели кумжи. Он вызывается ранее неизвестным вирусом, родственным вирусу, поражающему лосося в Северной Атлантике и Тихом океане.
Обстановка всегда на одних и тех же участках реки. А жертвами всегда становятся форели. В течение нескольких дней их кожа темнеет, и животные погибают. Исследователи и власти десятилетиями выискивали причину этой таинственной массовой смертности - до сих пор безуспешно.
Используя передовые методы анализа, профессор Ральф Кюн и группа исследователей из Технического университета Мюнхена определили патоген, вызывающий синдром пролиферативного потемнения (PDS) у кумжи.
От реки до лаборатории
«Самой большой проблемой было идентифицировать патоген, которого никто не знал. Вначале было даже неясно, была ли это бактерия, вирус, паразит или экологический токсин», - вспоминает биолог.
За этим последовали десять лет научной детективной работы. Исследователи установили две экспериментальные станции на реке Иллер: одну в верховьях, недалеко от Оберсдорфа, где болезнь рыб никогда не наблюдалась; второй в нижнем течении около Кемптена, где каждое лето умирает кумжа.
На обеих станциях исследователи установили аквариумы с речной водой. С мая по сентябрь они наблюдали за рыбами в аквариумах и брали образцы тканей, которые были заморожены и отправлены в лабораторию ТУМ для анализа.
Поиск подсказок с помощью технологий нового поколения
Наблюдения показали, что ПДС развивается в три этапа. Изначально рыба выглядит здоровой. Затем появляются изменения во внутренних органах, таких как печень и почки. На третьем этапе кожа коричневой форели темнеет, и вскоре после этого животные умирают. «Прогрессирование болезни быстро привело нас к подозрению, что ПДС является вирусным заболеванием», - говорит Кюн.
Для обнаружения вируса в образцах исследователи применили набор современных молекулярно-генетических процедур, известных как технология следующего поколения. С помощью этих процедур можно тщательно анализировать геномы.
Во-первых, прогрессирование заболевания у рыб характеризовали на уровне генного ответа. Впоследствии исследователи посмотрели на животных с похожим иммунным ответом, чтобы определить последовательность нуклеотидов всего унаследованного генетического материала - рыбы и ее возможных возбудителей..
Иголка в генетическом стоге сена
Исследователи развернули компьютерные программы, чтобы точно определить патогенный вирус в этой горе генетических данных. Используя глубокую биоинформационную обработку, они успешно идентифицировали части генетического профиля патогена и сравнили их с профилями известных вирусов.
Расширенное вирусоспецифическое секвенирование привело к определению вирусного генома. Результат: виновником гибели кумжи является рыбий реовирус. Он связан с вирусом, поражающим лосося в Северной Атлантике и Тихом океане, где наносит значительный экономический ущерб.
На следующем этапе исследователи надеются вырастить вирус в лаборатории и выяснить, почему он встречается только в определенных участках альпийских рек и в какой степени глобальная торговля рыбой способствует его распространению.
Дополнительная информация
Проект консорциума TUM «Вымирание коричневой форели» (кафедра зоологии, кафедра биологии водных систем, кафедра физиологии и иммунологии животных) финансировался Баварским государственным управлением по охране окружающей среды и Баварским государственным министерством продовольствия, Сельское и лесное хозяйство. Еще одним партнером по сотрудничеству была Консультативная служба рыболовства Нижней Баварии в Ландсхуте (Бавария).