Riesiger Seeigel in der Karibik ist gestorben

In einer Studie unter der Leitung von Cornell-Mikrobiologieprofessor Ian Hewson haben Wissenschaftler herausgefunden, dass ein Parasit hinter einem schweren Absterben von Langstachel-Seeigeln im Karibischen Meer steckt, das verheerende Folgen für Korallenriffe und die umliegenden Meeresökosysteme hatte.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass ein Parasit hinter einem schweren Absterben von Langstachel-Seeigeln im Karibischen Meer steckt, das verheerende Folgen für Korallenriffe und die umliegenden Meeresökosysteme hatte.

Die langstacheligen Seeigel (Diadema antillarum) dienen als lebenswichtige Pflanzenfresser, die sich von Algen ernähren, die, wenn sie nicht kontrolliert werden, die Korallen um Ressourcen und Platz verdrängen, sie bedecken, das Licht blockieren und sie töten. Da sie sich von Algen ernähren, sind die Seeigel für die Erhaltung der Korallengesundheit und des Gleichgewichts im Meeresökosystem von entscheidender Bedeutung.

Todesfälle durch Diadema wurden erstmals Ende Januar 2022 in St. Thomas auf den Amerikanischen Jungferninseln gemeldet. Ende März wurde die Erkrankung auf den Kleinen Antillen, auf Jamaika und in der mexikanischen Karibik festgestellt. Und bis Juni letzten Jahres wurde es auf den meisten Großen Antillen, in Florida und auf Curacao entdeckt.

Vor einem Experiment zur Überprüfung der Infektionsquelle wurde ein gesunder Seeigel abgetupft, um sicherzustellen, dass er niemals dem Wimperparasiten ausgesetzt war.

Wissenschaftler haben versucht, die Ursache der mysteriösen Krankheit zu ermitteln, die in den betroffenen Gebieten zu einem Rückgang von 85 bis 95 % im Vergleich zu den Zahlen vor der Sterblichkeit geführt hat. Wenn Seeigel sterben, verlieren sie ihre Stacheln und lösen sich von ihren Ankern.

Jetzt hat ein internationales Team von 42 Wissenschaftlern den Übeltäter als Philaster apodigitiformis identifiziert, einen einzelligen Eukaryoten, der zu einer Gruppe von 8.000 Arten gehört, die Ciliaten genannt werden. P. apodigitiformis ist ein bekannter Parasit bei Fischen.

„Selten haben wir die Gelegenheit, Meereskrankheiten so detailliert zu verstehen, dass wir tatsächlich die Ursache dafür herausfinden können“, sagte der Meeresökologe Ian Hewson, Professor für Mikrobiologie am College of Agriculture and Life Sciences und Hauptautor von die Studie „A Scuticociliate Causes Mass Mortality of Diadema antillarum in the Caribbean Sea“, die am 19. April online in Science Advances veröffentlicht wurde.

Obwohl Wissenschaftler noch nicht wissen, wie man P. apodigitiformis-Infektionen behandelt, könnte die Entdeckung der Identität des Parasiten ihnen dabei helfen, Strategien zur Erhaltung der Gesundheit von Diadema-Seeigeln zu entwickeln, die für Aufstockungsbemühungen in der gesamten Region gezüchtet werden, sagte Hewson.

„Die Kenntnis der Identität des Erregers kann auch dazu beitragen, das Risiko für unberührtes Diadema durch Dinge wie Bootsverkehr, Tauchausrüstung oder andere Arten der Fortbewegung zu mindern“, fügte er hinzu.

In den frühen 1980er Jahren wurden Langstachelseeigel in der Karibik aus unbekannter Ursache fast vollständig ausgerottet, was zu einem Rückgang von etwa 98 % im Vergleich zu früheren Beständen führte. Dreißig Jahre später erholten sich ihre Populationen wieder, allerdings nur um schätzungsweise 12 % gegenüber der Zahl vor der Epidemie. Dieses Absterben führte zu einem raschen Verfall vieler heute noch bestehender Korallenriffe in der Region, wobei einige Korallenarten extrem selten wurden. Die Ursache des Ausbruchs Anfang der 1980er Jahre wurde nie ermittelt, obwohl Hewson und Kollegen nun möglicherweise untersuchen, ob P. apodigitiformis in Diadema-Museumsproben aus dieser Zeit und Region nachgewiesen werden kann.

In der aktuellen Studie sammelte das Forschungsteam drei Arten von Diadema-Proben, darunter: visuell abnormale, infizierte Personen; gesunde Personen vom selben Standort; und völlig gesunde Personen aus einem nicht betroffenen Gebiet, die als Vergleichskontrolle dienten.

Die schnelle Probenentnahme an 23 Standorten wurde durch das Atlantic and Gulf Rapid Reef Assessment-Programm ermöglicht, ein Netzwerk, das Hewson dabei half, unter anderem mit Wissenschaftlern der Van Hall Larenstein University of Applied Sciences in den karibischen Niederlanden und der University of the Virgin Islands zusammenzuarbeiten Andere.

Mitarbeiter bereiteten Gewebeproben vor und lieferten sie an Hewsons Labor in Cornell, ein komplizierter Prozess, der Zoll- und Grenzbestimmungen erforderte. Anschließend führten Hewson und Kollegen mithilfe modernster molekularbiologischer und veterinärpathologischer Techniken Tests durch, um virale oder bakterielle Krankheitserreger in den Geweben zu identifizieren, die Ergebnisse waren jedoch nicht schlüssig.

„Sie zeigten zunächst keinerlei ungewöhnliche oder mögliche Mikroorganismen“, sagte Hewson. „Wir waren ein bisschen in einer Sackgasse.“

Damals beschloss Hewson, die genomischen Signale eukaryotischer Mikroorganismen wie Pilze, Ciliaten und Dinoflagellaten zu untersuchen. „Als ich das tat, hatte ich sofort ein enormes Signal dieses Scuticociliaten Philaster“, sagte Hewson.

Er rannte zu den Labors und holte Flüssigkeitsproben aus Diadema, die die Leute vor Ort gesammelt hatten, und legte sie unter das Mikroskop.

„Ich habe gesehen, dass dieser Wimpertier tatsächlich sehr, sehr häufig vorkommt“, sagte er. „Das war der große Aha-Moment.“ Die Ciliaten seien in den Proben der Kontrollstellen nicht vorhanden, sagte er.

Während bekannt ist, dass P. apodigitiformis Fische infiziert, ist dies das erste Mal, dass es bei einem Wirbellosen mit Massensterblichkeit in Verbindung gebracht wird.

Hewson, Fakultätsmitglied am Cornell Atkinson Center for Sustainability, und Co-Autoren Mya Breitbart, biologische Ozeanographin an der University of South Florida, und Christina Kellogg, Mikrobiologin am US Geological Survey St. Petersburg Coastal and Marine Science Center in Florida entwarf ein Experiment, um Kochs Postulate zu testen – den Goldstandardtest zum zweifelsfreien Nachweis, dass ein Mikroorganismus mit einer Krankheit in Zusammenhang steht.

Mithilfe frischer Proben infizierter Diadema aus den Florida Keys und von in Aquakultur gehaltenen Diadema-Proben (die noch nie irgendwelchen Krankheitserregern ausgesetzt waren) vom Center for Conservation des Florida Aquariums infizierten die Forscher das Aquarium Diadema mit Wimpertieren, die aus der Körperflüssigkeit infizierter Florida-Meere isoliert wurden Bengel.

„Tiere, die mit dem Ciliaten behandelt wurden, wurden krank und starben in 60 % der Fälle“, sagte Hewson. Anschließend konnten sie genau denselben Ciliaten von P. apodigitiformis aus diesen neu erkrankten Tieren isolieren und identifizieren und so beweisen, dass er für die Krankheit verantwortlich war.

„Wir sind in der Tierwelt, zumindest nicht in Meereslebensräumen, fast nie in der Lage zu beweisen, dass ein Mikroorganismus tatsächlich für Krankheiten verantwortlich ist“, sagte Hewson.

Zu den Geldgebern der Studie gehören die National Science Foundation; das Cornell Atkinson Center for Sustainability; die National Oceanic and Atmospheric Administration; und die National Fish and Wildlife Foundation.

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