شواهد تازه، باکتری را مسئول مرگ ومیر گسترده ستاره های دریایی معرفی می کند

شواهد تازه، باکتری را مسئول مرگ ومیر گسترده ستاره های دریایی معرفی می کند

۱۴۰۴-۰۵-۲۶
0 نظرات فرشاد واحدی

8 دقیقه

شواهد تازه، باکتری را مسئول مرگ‌ومیر گسترده ستاره‌های دریایی معرفی می‌کند

میلیاردها ستاره دریایی در یک همه‌گیری معاصر دریایی تحت عنوان «بیماری اتلاف ستاره دریایی» از بین رفته‌اند؛ بیماری‌ای که باعث ایجاد زخم‌ها، پیچ‌خوردگی بازوها، واپاشی بافت و مرگ سریع می‌شود. پس از چهار سال توالی‌یابی ژنی، آزمایش‌های عفونت در آزمایشگاه و نمونه‌برداری دقیق میدانی، پژوهشگران عامل باکتریایی مسئول این اتلاف گسترده را شناسایی کردند: Vibrio pectenicida. این کشف معمای دیرینه‌ای را درباره یکی از مخرب‌ترین رویدادهای بیماری‌زای دریایی در تاریخ معاصر حل کرده و تهدید فوری حفاظتی برای زیست‌بوم‌های ساحلی را روشن می‌سازد.

این شیوع نخستین‌بار در نوامبر 2013 در سواحل غربی آمریکای شمالی مورد توجه قرار گرفت و رویدادهای مشابه بعداً در سراسر جهان ظاهر شد و بیش از 40 گونه ستاره دریایی را تحت تأثیر قرار داد. از میان گونه‌های بشدت آسیب‌دیده، ستاره‌های دریایی آفتابگردان (Pycnopodia helianthoides) بودند که در بسیاری مناطق بیش از 90 درصد جمعیت‌شان کاهش یافت. این شکارچیان بزرگ و چندبازویی — که اغلب رنگ‌های نارنجی و بنفش زنده دارند و تا 24 بازو دارند — از سواحل گسترده‌ای از آلاسکا تا مکزیک عمدتاً ناپدید شدند. در سال 2020 اتحادیه بین‌المللی حفاظت از طبیعت (IUCN) این گونه را در فهرست در معرض انقراض بحرانی قرار داد.

نشانه‌ها، پیشرفت بیماری و پیامدهای زیست‌محیطی

بیماری اتلاف ستاره دریایی معمولاً با زخم‌های کوچک روی سطح خشن حیوان آغاز می‌شود. ظرف چند ساعت تا چند روز، بافت عضلانی واپاشیده، بازوها تاب می‌خورند و ممکن است از بدن جدا شوند و در نهایت حیوان به توده‌ای ژلاتینی تبدیل می‌شود. میزان مرگ‌ومیر بالا است و پاکسازی محلی (از بین رفتن کامل در یک ناحیه) می‌تواند سریع رخ دهد. از دست رفتن این شکارچیان باعث اثرات تودرتوی زیستی شده است: بدون حضور این شکارچیان برای کنترل جمعیت خیارهای دریایی، این بی‌مهرگان بیش از حد از جنگل‌های کلب (kelp) چرا کرده و زیستگاه‌های ساختاری و چندلایه را به مناظر بی‌حاصل تبدیل کرده‌اند که اغلب به‌عنوان «بیابان‌های خیار دریایی» شناخته می‌شوند.

جنگل‌های کلب زیستگاه‌های حیاتی فراهم می‌کنند و گونه‌هایی با ارزش زیستی، فرهنگی و تجاری را پشتیبانی می‌کنند — از جمله سمورها، فک‌ها، پورپوزها، گونه‌های مختلف ماهیان، صدف‌ها و بی‌مهرگان — و همچنین نقش مهمی در جذب کربن ساحلی و حفاظت از خط ساحلی دارند. بنابراین فروپاشی جمعیت ستاره‌های دریایی خطرات اقلیمی و تنوع زیستی را در اکوسیستم‌های ساحلی معتدل تشدید می‌کند.

چگونگی رهگیری عامل بیماری

شناسایی Vibrio pectenicida نتیجه یک راهبرد آزمایشی گام‌به‌گام بود که برای غلبه بر چندین چالش طراحی شده بود: بافت‌های بیمار اغلب در بررسی‌های هیستولوژیک معمولی هیچ پاتوژن آشکاری نشان نمی‌دهند، حیوانات کنترل بدون بیماری در طبیعت نادرند و اکولوژی بیماری‌های عفونی دریایی نسبت به سامانه‌های زمینی کمتر مطالعه شده است.

ملانی پرنتیس، اکولوژیست تکاملی، و همکارانش هفت آزمایش مواجهه کنترل‌شده با استفاده از ستاره‌های دریایی آفتابگردان تولیدشده در قرنطینه پرورشی را رهبری کردند. افراد سالم پرورشی که در معرض بافت یا مایعات نمونه‌های بیمار قرار گرفتند، توالی مشخص اتلاف را بازتولید کردند و مردند؛ بدین ترتیب نشانه‌های بیماری تحت شرایط آزمایشگاهی بازتولید شد. برای بررسی اینکه عامل ویروسی است یا باکتریایی، پژوهشگران از فیلتر استاندارد 0.22 میکرومتر و درمان حرارتی استفاده کردند: عوامل ویروسی می‌توانند از این فیلترها عبور کنند و اغلب در برابر درمان‌های حرارتی متوسط مقاوم‌اند، در حالی که بسیاری از باکتری‌ها در فیلتر به‌دام می‌افتند یا غیرفعال می‌شوند. ستاره‌های دریایی که در معرض ماده‌ای قرار گرفتند که فیلتر یا گرم شده بود، دچار اتلاف نشدند که این موضوع به‌نفع علت باکتریایی بود.

توالی‌یابی RNA از افراد آلوده که هم از آزمایشگاه و هم از میدان جمع‌آوری شده بودند به‌طور مداوم نشانگرهای ژنتیکی Vibrio pectenicida را نمایان ساخت، گونه‌ای که پیش‌تر به‌عنوان عامل عفونت لاروی صدف و همچنین اویسترها شناخته شده بود. تیم یک سویه خاص را جدا کرد، FHCF-3، و از آن برای به چالش کشیدن ستاره‌های دریایی سالم استفاده کردند. حیوانات آلوده به‌سرعت همان پیچ‌خوردگی، نرم‌شدن و از دست رفتن بازو را نشان دادند که در طبیعت مشاهده شده بود، که معیارهای آزمایشی عفونت را برآورده و باکتری را به‌عنوان عامل علی تأیید کرد.

نکات روش‌شناختی

روش‌های کلیدی شامل استفاده از کنترل‌های پرورشی در اسارت، آزمایش‌های فیلتراسیون و مقاوم‌سازی حرارتی برای تمایز بین ویروس و باکتری، توالی‌یابی RNA هدف‌مند برای شناسایی پاتوژن‌های نامزد، و ایزوله‌سازی مبتنی بر کشت همراه با آزمایش عفونت برای اثبات علیت بودند.

پژوهشگران اشاره کردند که Vibrio pectenicida می‌تواند با روش‌های هیستولوژی مرسوم تشخیص داده نشود، احتمالاً به‌خاطر تولید سمومی که پاسخ ایمنی میزبان را سرکوب می‌کنند و در نتیجه مقدار کمی باکتری قابل رویت در مقاطع بافت می‌گذارند. این رفتار پنهان‌کاری توضیح می‌دهد که چرا مطالعات اولیه فرضیه ویروسی را ترجیح داده بودند.

پیوندها با اقلیم و الگوهای جغرافیایی

باکتری‌های نوع Vibrio به‌خوبی شناخته شده‌اند که در آب‌های گرم‌تر رشد می‌کنند و پژوهشگران گمان می‌برند که موج‌های گرمایی دریایی مرتبط با تغییرات اقلیمی انسانی شدت شیوع‌ها را تشدید کرده‌اند. برخی از جمعیت‌های ستاره دریایی آفتابگردان در زیستگاه‌های سردتر، عمیق‌تر یا فوردی در بریتیش کلمبیا همچنان پابرجا هستند که نشان‌دهنده پناهگاه‌های حرارتی است که در آن باکتری به‌راحتی قادر به استقرار نیست. دینامیک وابسته به دما از رشد Vibrio و حساسیت میزبان اولویت بالایی برای پژوهش‌های جاری است، زیرا گرم‌تر شدن اقیانوس‌ها ممکن است پنجره فضایی و زمانی بروز شیوع‌ها را گسترش دهد.

جنس Vibrio همچنین شامل گونه‌هایی است که در وبا انسان و در بیماری‌ها و سفیدشدگی مرجان‌ها نقش دارند و این گستره زیستی این جنس را برجسته می‌سازد. درک چگونگی تعامل شرایط محیطی، فاکتورهای بیماری‌زایی باکتری و ایمنی میزبان برای پیش‌بینی خطر بیماری در آینده ضروری خواهد بود.

دیدگاه کارشناسان

دکتر النا مورالس، میکروبیولوژیست دریایی در یک مؤسسه پژوهش ساحلی، می‌گوید: «این مطالعه الگویی روشن برای شناسایی پاتوژن‌های مرموز دریایی فراهم می‌آورد. ترکیب توالی‌یابی، آزمایش‌های مواجهه کنترل‌شده و آزمایش‌های کلاسیک شبه-کخ دقیقاً همان چیزی است که لازم بود. از منظر مدیریت، باید پایش‌های محیطی برای نشانگرهای Vibrio را گسترش دهیم و آن را با داده‌های دما و مواد مغذی جفت کنیم. این کار کمک خواهد کرد تا نقاط داغ و زمان‌بندی شیوع‌ها پیش‌بینی شود. هم‌زمان، تلاش برای پرورش ستاره‌های دریایی مقاوم برای بازمعرفی و بازسازی جنگل‌های کلب می‌تواند پیامدهای سطح اکوسیستم را کاهش دهد در حالی که روش‌های مدیریت پاتوژن پالیش می‌شوند.»

پیامدها برای حفاظت و مدیریت

تأیید Vibrio pectenicida به‌عنوان عامل پشت اتلاف‌های گسترده ستاره دریایی، دیدگاه‌های پایش و کاهش را بازتعریف می‌کند. مدیران اکنون می‌توانند ابزارهای تشخیصی مولکولی برای غربال جمعیت‌های وحشی و تأسیسات پرورشی توسعه دهند، سامانه‌های هشداردهنده‌ای مرتبط با ناهنجاری‌های دمایی دریا را بهبود بخشند و حفاظت از پناهگاه‌های سرد را که ممکن است جمعیت‌های بازمانده را در خود جای دهند، در اولویت قرار دهند. بازسازی فعال — پرورش در اسارت، بازمعرفی یاری‌شده و حذف خیارهای دریایی یا مدیریت چرای آن‌ها — می‌تواند به احیای جنگل‌های کلب کمک کند، اما موفقیت بلندمدت وابسته به پرداختن به روندهای گرمایش است که رشد Vibrio را تشدید می‌کنند.

پژوهشگران تأکید می‌کنند که شناسایی پاتوژن تنها گام اول است. کارهای آینده باید تنوع سویه‌ها را نقشه‌برداری کنند، آستانه‌های حرارتی برای عفونت را کمّی‌سازی کنند، سازوکارهای بیماری‌زایی مانند سموم سرکوب‌کننده ایمنی را توصیف نمایند و مداخلات بالقوه‌ای مانند پروبیوتیک‌ها، واکسن‌ها یا درمان‌های موضعی را برای حفاظت از جمعیت‌های با ارزش آزمایش کنند.

نتیجه‌گیری

کشف Vibrio pectenicida به‌عنوان پاتوژن اصلی پشت اپیزودهای اخیر اتلاف ستاره دریایی گامی بزرگ در اکولوژی بیماری‌های دریایی است. با ترکیب پایش ژنومی، آزمایش‌های کنترل‌شده و جداسازی کلاسیک پاتوژن، دانشمندان یک مجرم باکتریایی را فاش کرده‌اند که پیش از این از دید پنهان مانده بود. این بینش مسیرهای عملی برای ابزارهای تشخیصی، پایش و اقدامات هدفمند حفاظتی به‌منظور حفاظت از ستاره‌های دریایی آفتابگردان و اکوسیستم‌های جنگل کلب وابسته به آن‌ها می‌گشاید. با ادامه افزایش دمای اقیانوس‌ها، ادغام اکولوژی بیماری با بازسازی زیستگاه و کاهش اثرات اقلیمی برای حفاظت از تنوع زیستی ساحلی و خدماتی که فراهم می‌آورد، حیاتی خواهد بود.

منبع: nature

به دنیای علم خوش اومدی! من فرشاد هستم، کنجکاو برای کشف رازهای جهان و نویسنده مقالات علمی برای آدم‌های کنجکاو مثل خودت!

نظرات

ارسال نظر

مطالب مرتبط