Interakcje gospodarz–mikrobiom a patogeny
Wzrasta zachorowalność organizmów wodnych na różne choroby. Dotyczy to kilku kluczowych grup zwierząt, w tym ssaków i koralowców. Nagłe zniknięcie niegdyś powszechnie występujących gatunków, np. słuchotki kalifornijskiej czarnej (ślimaka morskiego z gatunku Haliotis cracherodii) lub ostryżycy amerykańskiej (małża z gatunku Crassostrea virginica) wskazuje na naruszoną równowagę systemu lub pojawienie się patogenu, albo wystąpienie obu zjawisk jednocześnie. Stresorami mogą być: eutrofizacja (spowodowana zrzutami ścieków, w tym ścieków rolniczych), rosnąca temperatura globalna (w wyniku zmiany klimatu), zanieczyszczenie, inwazja nowych lub egzotycznych gatunków oraz niszczenie siedlisk przybrzeżnych. Niestety brakuje danych na temat powiązań między tymi stresorami a zdrowiem organizmów morskich. Jednak istnieje coraz więcej dowodów łączących choroby z różnorodnością mikrobiomu organizmów. Mikroflora wpływa na organizm gospodarza i przyczynia się do poprawy jego kondycji i zdrowia. Z kolei naruszenie równowagi pomiędzy gospodarzem a kolonizującą go mikroflorą wydaje się sprzyjać chorobom.
Badanie powiązań
Finansowany przez UE projekt MICROCHANGE (Emergence of pathogenicity in the sea: altered host-microbe interactions in the face of environmental change), realizowany przy wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie”, został poświęcony badaniom ukwiału z gatunku Nematostella vectensis(odnośnik otworzy się w nowym oknie) jako gospodarza oraz współżyjących z nim mikroorganizmów, w szczególności rodzaju bakterii zwanych przecinkowcami(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Przecinkowce to patogeny dla zwierząt akwakultury, np. krabów i krewetek. Niektóre szczepy mogą także powodować poważne choroby u ludzi, takie jak zapalenie żołądka i jelit. Co więcej, 50 % patogenów dla koralowców należy do rodziny Vibrionaceae (do której należą przecinkowce). Mimo że przecinkowce żyją tak naprawdę w symbiozie z różnymi gospodarzami z grupy kręgowców i bezkręgowców – np. rybami, ukwiałami, gąbkami, mięczakami i zooplanktonem – istnieją dowody wskazujące na to, że w określonych warunkach mogą stać się patogenami. Dla zespołu projektu MICROCHANGE ukwiał z gatunku Nematostella vectensis był modelowym organizmem do badań ze względu na jego powszechne występowanie w wodach przybrzeżnych Europy oraz łatwość, z jaką można go poddawać testom w laboratorium. Naukowcom udało się także wyizolować z tego ukwiału przecinkowce. Po określeniu struktury populacji przecinkowców w środowisku naturalnym zespół projektu MICROCHANGE przeprowadził eksperymenty laboratoryjne, aby przetestować stabilność relacji gospodarz–mikrobiom w warunkach występowania różnych stresorów środowiskowych. W celu przetestowania efektów stresu żywieniowego naukowcy posłużyli się słodkowodnym stułbiopławem z gatunku stułbia pospolita, Hydra vulgaris(odnośnik otworzy się w nowym oknie), którego komórki nabłonkowe pokryte są wieloma bogatymi w węgiel warstwami, co tworzy idealne siedlisko dla prostego, ale niezbędnego mikrobiomu. Po umieszczeniu organizmów w środowiskach bogatych w składniki odżywcze naukowcy prześledzili zmiany w składzie ich mikrobiomu (wykorzystując wysokoprzepustowe sekwencjonowanie genu 16S rRNA w technologii Illumina) i zmiany w ich gęstości (wykorzystując technikę posiewu). „Uzyskane przez nas wyniki wskazują, że gęstość populacji mikroorganizmów jest kluczowym wskaźnikiem zdrowia gospodarza oraz że stres żywieniowy wpływa na zmiany w mikrobiomie, które można powiązać z pogorszeniem się stanu zdrowia gospodarza”, mówi dr Peter Deines, stypendysta programu „Maria Skłodowska-Curie”. Wyniki badań projektu MICROCHANGE sugerują, że zmiana warunków środowiskowych może doprowadzić do dysbiozy(odnośnik otworzy się w nowym oknie), czyli stanu, w którym spada zdolność mikrobiomu do zwalczania chorób, co może potencjalnie prowadzić do pojawienia się patogenów.
Utrzymanie wysokich unijnych standardów dotyczących żywności i środowiska
Choroby organizmów morskich mają bezpośredni wpływ na ludzi, nie tylko z powodu większego zagrożenia dla zdrowia, ale także ze względu na koszty gospodarcze i społeczne związane z wydajnością zniszczonych ekosystemów. Lepsze zrozumienie procesów związanych ze zdrowiem mikrobiomów i pojawianiem się patogenów może być pomocne w opracowaniu strategii dotyczących gospodarki wodnej i zarządzania ekosystemami, uwzględniających odporność na zmianę klimatu. „Nie trzeba daleko szukać, by zaobserwować powiązania między zmianami w środowisku a wzrostem zachorowań. Na przykład nienaturalnie wysokie temperatury w Morzu Bałtyckim zbiegły się w czasie z niespotykaną częstością występowania zakażeń przecinkowcami. Zrozumienie tych powiązań jest istotne dla realizacji wizji sieci EuroMarine, wyrażonej hasłem »niebieska nauka dla niebieskiego wzrostu«(odnośnik otworzy się w nowym oknie)”, mówi prof. Thomas Bosch, koordynator projektu.
