Florida, Fort Lauderdale yakınlarındaki bir resifte sağlıklı görünen büyük yıldız mercan kolonisinin (Montastraea cavernosa) genişlemiş poliplerinin yakından görünümü. Her polipin ağzını çevreleyen dokunaçlar, mercanın yemesi için yiyecek parçacıklarını yakalamaya yardımcı olur. Kahverengi renklenme, mercan dokularında yaşayan simbiyotik mikroalglerden (Symbiodiniaceae) kaynaklanmaktadır. Kredi: Valerie Paul
Yeni tedavi, dirençli patojen bakteri tehdidini en aza indirerek geleneksel antibiyotik tedavisine uygulanabilir bir alternatif sunuyor.
Smithsonian Ulusal Doğa Tarihi Müzesi’nden bilim adamları, Taşlı mercan dokusu kaybı hastalığını (SCTLD) tedavi edebilen ve savuşturabilen ilk etkili bakteriyel probiyotik. Bu esrarengiz hastalık, 2014’ten beri Florida’nın mercan resiflerini kasıp kavuruyor ve Karayipler bölgesine hızla yayılıyor.
Araştırmacıların bulguları, Communications Biology dergisinde yayınlandı. Halihazırda kullanılan geniş spektrumlu antibiyotik olan amoksisiline umut verici bir alternatif sunuyor. Amoksisilin, şimdiye kadar hastalığın doğrulanmış tek tedavisi olmasına ve antibiyotiğe dirençli bakterileri geliştirme potansiyel riskini taşımasına rağmen.
SCTLD, temel yaşam alanları sağlayan en az iki düzine sözde sert mercan türünü etkiler. kıyı şeridini fırtına hasarından korumaya yardımcı olurken, ekonomik ve içsel değeri olan sayısız balık ve deniz hayvanı için. 2014 yılında Florida’da keşfedilmesinden bu yana, en az 20 ülkede SCTLD vakaları doğrulandı. Hastalığın kesin nedeni hâlâ bilinmiyor ancak bir mercan bir kez enfekte olduğunda polip kolonisi haftalar içinde ölebilir.
Bu büyük yıldız mercan kolonisinde (Montastraea cavernosa) kalan canlı doku Florida’da taş mercan dokusu kaybı hastalığı (SCTLD) tarafından yok ediliyor. Koyu kahverengi canlı mercan dokusunu çevreleyen parlak beyaz kenar, mercanın hastalık nedeniyle beyazladığı ve öldüğü yerdir. Kredi: Kelly Pitts
Florida Fort Pierce’deki Smithsonian Deniz İstasyonu baş bilimcisi ve çalışmanın kıdemli yazarı Valerie Paul, “Mercan dokusunu sadece yiyor,” dedi. “Canlı doku dökülüyor ve geride sadece beyaz bir kalsiyum karbonat iskeleti kalıyor.”
Paul onlarca yıldır mercan resifleri üzerinde çalışıyor, ancak 2017’de SCTLD’ye “her şeyi dahil etmeye” karar verdiğini söyledi çünkü çok ölümcül, çok az anlaşılmış ve çok hızlı yayılıyormuş.
Hastalığın nasıl yayıldığını araştırırken, Paul ve aralarında Florida Üniversitesi’nden araştırmacıların da bulunduğu bir ekip, büyük yıldız mercanının (Montastraea) bazı parçalarının cavernosa) hızla SCTLD’nin karakteristik lezyonlarını geliştirdi ve öldü, ancak diğer parçalar hiçbir zaman hastalanmadı.
SCLTD’nin kesin nedeni bilinmemekle birlikte, bir tedavi olarak antibiyotiklerin etkinliği, patojenik bakterilerin bir şekilde ilerlemeye dahil olduğunu düşündürdü
Bu nedenle araştırmacılar, ileri testler için bir çift hastalığa dirençli büyük yıldız mercan parçası üzerinde bulunan, doğal olarak oluşan, patojenik olmayan bakterilerin örneklerini topladılar. Araştırma ekibi bu örneklerle, eğer varsa, doğal olarak oluşan mikroorganizmaların bazı büyük yıldız mercanlarını SCTLD’den koruduğunu belirlemeyi amaçladı.
Hastalıklı bir büyük yıldız mercan parçasına yakından bakış (Montastraea cavernosa) kesilmiş ve bir akvaryumda test ve tedavi için hazır. Soldaki beyaz mercan iskeleti, iki mercan polipinin taşlı mercan dokusu kaybı hastalığından (SCLTD) öldüğünü gösteriyor. Kredi: Kelly Pitts
İlk olarak ekip, daha önce SCTLD ile enfekte olmuş mercanlardan izole edilmiş üç zararlı bakteri türünü kullanarak hastalığa dirençli mercanlardan alınan 222 bakteri türünü antibakteriyel özellikler açısından test etti. . Çalışmanın baş yazarı ve daha önce Smithsonian Deniz İstasyonunda George Burch Üyesi olan North Carolina Wilmington Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan Paul ve Blake Ushijima, bir miktar antimikrobiyal aktiviteye sahip 83 suş buldular, ancak özellikle bir tanesi, McH1-7, göze çarpıyordu.
Daha sonra ekip, McH1-7’nin antibiyotik özelliklerinin arkasındaki bileşikleri ve bu bileşiklerin üretiminin arkasındaki genleri keşfetmek için kimyasal ve genetik analizler yaptı. Son olarak, araştırmacılar McH1-7’yi canlı büyük yıldız mercan parçalarıyla test ettiler. Bu laboratuvar denemeleri kesin kanıtın son parçasını sağladı: McH1-7, enfekte olmuş 22 mercan parçasının %68,2’sinde hastalığın ilerlemesini durdurdu veya yavaşlattı ve daha da önemlisi, 12 bulaşma deneyinin hepsinde hastalığın yayılmasını önledi, bu antibiyotiklerin yapamadığı bir şeydi. yapın.
Paul, ileriye dönük olarak, bu probiyotiğin sahada büyük ölçekte kullanılacaksa, daha iyi dağıtım mekanizmaları üzerinde çalışmaya ihtiyaç olduğunu söyledi. Şu anda, bu mercan probiyotiğini uygulamanın birincil yöntemi, mini bir akvaryum oluşturmak için mercanı plastik bir torbaya sarmak ve ardından yardımcı bakterileri enjekte etmektir. Belki daha da önemlisi, Paul, büyük yıldız mercanından izole edilen bakteri türünün diğer mercan türleri için aynı iyileştirici ve profilaktik etkilere sahip olup olmayacağının henüz görülmediğini söyledi.
Bu yeni tanımlanan probiyotiğin Paul, Florida’nın güç durumdaki mercanlarına yanlışlıkla antibiyotiğe dirençli bakteriler üretme tehlikesi olmadan yardım etmenin, acilen ihtiyaç duyulan bazı iyi haberleri temsil ettiğini söyledi.
“Okyanus asitlenmesi, mercan ağarması, kirlilik ve hastalık arasında, mercanları öldürmenin pek çok yolu vardır. dedi Paul. “Kaybolmamaları için onlara yardım etmek için elimizden gelen her şeyi yapmalıyız.”
Referans: “Taş mercan dokusu kaybı hastalığı için potansiyel bir probiyotik tedavinin kimyasal ve genomik karakterizasyonu”, yazan Blake Ushijima, Sarath P Gunasekera, Julie L. Meyer, Jessica Tittl, Kelly A. Pitts, Sharon Thompson, Jennifer M. Sneed, Yousong Ding, Manyun Chen, L. Jay Houk, Greta S. Aeby, Claudia C. Häse ve Valerie J. Paul, 6 Nisan 2023, İletişim Biyolojisi.
DOI: 10.1038/s42003-023-04590-y
Bu disiplinler arası araştırma, müzenin yeni Okyanus Bilim Merkezi’nin bir parçasıdır. müzenin deniz araştırma uzmanlığını ve geniş koleksiyonlarını, dünya okyanusları hakkındaki anlayışı genişletmek ve korumalarını geliştirmek için bir işbirliği merkezine dönüştürdü.
Araştırma, Smithsonian, Florida Çevre Koruma Departmanı, Ulusal Bilim Vakfı, Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi. Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi ve Ulusal Sağlık Enstitüleri.