Przyczyna tajemniczych zgonów bielików amerykańskich znaleziona po 25 latach

Tajemnicza choroba neurodegeneracyjna zabija bieliki i inne zwierzęta w jeziorach w całych Stanach Zjednoczonych. Po 25 latach śledztwa naukowcy w końcu odkryli przyczynę.

Choroba, znana jako mielinopatia wakuolarna ( vacuolar myelinopathy / VM), została po raz pierwszy odkryta w 1994 r., kiedy w pobliżu jeziora DeGray Lake w Arkansas znaleziono dużą liczbę martwych bielików amerykańskich. Według naukowców VM atakuje mózgi zakażonych zwierząt, powodując problemy z funkcjami motorycznymi i ostatecznie prowadząc do „makabrycznej śmierci”.

„Kiedy ptaki są naprawdę chore, po prostu wyglądają na naprawdę pijane, potykają się i upadają” – powiedziała współautorka Susan Wilde, naukowiec zajmująca się wodami na Uniwersytecie w Georgii, która zajmuje się VM od 2001 roku. „Ale może być jeszcze gorzej,[bieliki] zostają sparaliżowane, ślepną i mogą mieć drgawki i napady padaczkowe, zanim ostatecznie umrą”.

Początkowo naukowcy nie mieli pojęcia, w jaki sposób bieliki zachorowały. Naukowcy ostatecznie zidentyfikowali inwazyjną roślinę, a później określony gatunek cyjanobakterii (inna nazwa  sinice, cyjanofity, cyjanoprokariota) które wydawały się być odpowiedzialne, ale dokładne mechanizmy stojące za VM nadal wymykało się wykryciu.

Teraz nowe badanie ujawniło winowajcę: neurotoksynę zwaną aetokthonotoxin (~aetoktonotoksyną), która jest wytwarzana w pewnych okolicznościach przez cyjanobakterie żyjące na inwazyjnych roślinach.

„Nie należy lekceważyć toksyny wytwarzanej przez cyjanobakterie, które kolonizują wysoce inwazyjną roślinę, która może wpływać na różne typy zwierząt a co za tym idzie na nasze środowisko” – powiedział autor nowego badania Steffen Breinlinger, doktorant na Martin Luther University w Halle-Wittenberg w Niemczech.

Co to jest VM?

Odkąd choroba została odkryta w 1994 roku, VM szybko rozprzestrzeniła się po jeziorach w USA

„Znaleźliśmy go w dziewięciu stanach od Wirginii po Teksas” – powiedziała Wilde. „Ale nie sądzę, żebyśmy wiedzieli, w ilu innych miejscach może być obecna”.

Wydaje się, że choroba ma wpływ na wiele gatunków w jeziorach – ryby, żaby, ślimaki, salamandry, żółwie i węże, a także mniejsze ptaki, takie jak łyski, sowy i ptactwo wodne.

Jednak bieliki amerykańskie ( Haliaeetus leucocephalus ) są jednym z najbardziej dotkniętych gatunków, ponieważ żywią się zakażonymi zwierzętami, powiedziała Wilde.

„Wiemy, że co najmniej 130 orłów zmarło, z powodu VM” – powiedziała Wilde. „Ale wskaźnik odnajdywania martwych ciał wynosi prawdopodobnie około 10 lub 12%, więc jest to prawdopodobnie, że zmarło co najmniej 10 razy więcej bielików”.

Naukowcy testują VM, wykonując sekcję zwłok natychmiast po śmierci zwierzęcia. Uszkodzenie mózgu są jedynymi fizycznymi dowodami choroby i można je właściwie zidentyfikować tylko w krótkim okresie po śmierci. To sprawia, że ​​śledzenie choroby i szacowanie zgonów jest jeszcze trudniejsze, powiedziała Wilde.

Rozprzestrzenianie się w Stanach Zjednoczonych

Na początku naukowcy odkryli, że VM znaleziono tylko w jeziorach, w których znaleziono również inwazyjny gatunek roślin, przesiąkra okółkowa (Hydrilla verticillata). Hydrilla, która pochodzi z Afryki Środkowej, został po raz pierwszy znaleziona się w Stanach Zjednoczonych w 1960 roku na Florydzie i od tego czasu stała się jednym z najbardziej inwazyjnych gatunków roślin w historii.

Wystarczy kilka fragmentów Hydrilla lub jej bulw – struktur stworzonych przez rośliny do przechowywania składników odżywczych które mogą być również wykorzystane w rozmnażaniu bezpłciowym – aby zasiedliła jezioro, zanim przejmie władzę i stanie się prawie niemożliwe do usunięcia, powiedziała Wilde.

Jednak naukowcy szybko zdali sobie sprawę, że nie wszystkie jeziora, w których rośnie Hydrilla, były powiązane z VM, więc coś innego musiało być przyczyną tej choroby.

W 2015 roku w nowym badaniu Wilde i współpracowników zidentyfikowano gatunek cyjanobakterii ( Aetokthonos hydrillicola ), który został znaleziony na Hydrillach w jeziorach, w których VM występował u zwierząt. Jednak dokładna przyczyna choroby nadal pozostawała tajemnicą, ponieważ zespół nie był w stanie wyjaśnić, w jaki sposób bakterie powodują VM.

Kolonie cyjanobakterii A. hydrillicola rosnące na liściu inwazyjnej rośliny wodnej H. verticillata. (Zdjęcie: Susan Wilde)

Rozwiązanie tajemnicy

W nowym badaniu Wilde wysłał próbki cyjanobakterii do Breinlingera i innych badaczy w Niemczech, którzy próbowali wyhodować kultury bakterii i sprawdzić, jakie toksyny wytwarzają.

Ku ich zaskoczeniu, niemiecki zespół odkrył, że cyjanobakterie hodowane w zwykłych kulturach nie wytwarzają toksyn i zdawały się obalać teorię Wilde’a, że ​​są odpowiedzialne za VM. Jednak rosnące na kulturach zawierających bromki wytwarzały toksynę, która według naukowców wywołuje VM. Toksyna nazywa się aetokthonotoxin, co oznacza „trucizna zabijająca orła”.

Dokładnie, dlaczego sinice wytwarzają toksynę i dlaczego robią to tylko w obecności bromku, wciąż nie jest znane.

Bromek występuje naturalnie w jeziorach w małych dawkach, ale jest również wprowadzany przez ludzi w postaci herbicydów (ironicznie stosowany do kontrolowania rozprzestrzeniania się Hydrilla ), a także ze środków zmniejszających palność, jak i zanieczyszczeń z węgla z elektrowni, powiedział Breinlinger.

„Dopiero to odkrycie uświadomiło nam, że VM rozprzestrzenia się również z powodu wpływów antropogenicznych” – powiedział Breinlinger.

Następne kroki

Jest wysoce nieprawdopodobne, że VM kiedykolwiek zostanie wykorzenione z jezior w USA, ale teraz, gdy naukowcy lepiej rozumieją odpowiedzialną za nią toksynę, mogą znaleźć sposoby kontrolowania rozprzestrzeniania się choroby i zarządzania nią, powiedziała Wilde.

„Jeśli kontrolujemy bromek w zbiornikach wodnych, Hydrilla nie będzie się w nim gromadzić i ostatecznie aetokthonotoxin [cyjanobakterie] zostaną pozbawione swojej broni” – powiedział Breinlinger. „Bez bromku po prostu nie jest w stanie wyprodukować toksyny”.

Jednak równie ważne jest, aby naukowcy byli w stanie zlokalizować wszystkie miejsca, w których dominuje VM, a Wilde uważa, że ​​naukowcy obywatelscy mogą odegrać kluczową rolę.

„Naukowcy obywatelscy którzy będą wiedzieć jak wygląda Hydrilla i kiedy ptak zachowuje się naprawdę dziwnie, mogą być bardzo pomocni” – powiedziała Wilde. „Musimy po prostu mieć na to oko i mieć nad tym kontrolę”.

Naukowcy planują również dalsze badania nad wpływem nowej toksyny na małe ssaki, takie jak myszy, aby zobaczyć, jak niebezpieczna może być dla ludzi.

„Właściwie jest trochę toksyn w tkankach, które konsumują łowcy ptactwa wodnego” – powiedziała Wilde. „Wydaje się jeszcze ważniejsze, aby dojść do punktu, w którym będziemy wiedzieć czy spożycie [toksyny] przez ludzi będzie miało jakiś wpływ na zdrowie”.

Nowe badanie zostało opublikowane online 25 marca w czasopiśmie Science.

Źródło: Harry Baker

Hydrilla

Hunting the eagle killer: A cyanobacterial neurotoxin causes vacuolar myelinopathy

Zdjęcie: Shutterstock

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x