Vaše telo je dom jedinstvene kolekcije bakterija, virusa i gljivica koje žive u vama i na vama, poznate kao vaš mikrobiom. Kada je sve u ravnoteži, osećate se dobro. Ali kada je vaš mikrobiom isključen, možete se razboleti. Isto važi i za ostatak životinjskog carstva — uključujući morske zvezde. Kada im se mikrobiom pokvari, mogu postati ranjivi na infekcije poput misteriozne bolesti morske zvezde (SSVD), koja može izazvati gubitak udova i još gore, raspadajući se u želeaste lokve na dnu okeana.
Čini se da bolest prati trendove zagrevanja voda koje teku na sever od Meksika do Aljaske, objašnjava Andrev McCracken, dr. student na Univerzitetu u Vermontu, koji proučava kako se životinje prilagođavaju da se nose sa stresorima u svom okruženju. „Svake godine SSVD se širi sve dalje i dalje na sever, dostižući vrhunac u letnjim mesecima.“
Naučnici tragaju za preciziranjem uzroka SSVD-a od 2013. godine, kada su počela masovna umiranja. Vodeća teorija je da je bolest verovatno rezultat složene interakcije između stresova okoline kao što su temperatura vode koja se zagreva, niži nivoi rastvorenog kiseonika i uzročnika bolesti. McCracken je bio vodeći autor rada koji je nedavno objavljen u Frontiers in Marine Science koji opisuje neravnotežu u mikrobiomu u uzorcima kože morske zvezde koja se često povećava pre pojave simptoma SSVD-a.
Morske zvezde, kao i ljudi, obično imaju zdravu zajednicu mikroba na svojoj koži koja služi kao „prva linija odbrane“ od patogena ili mikroba koji bi mogli da pokušaju da uđu u telo, objašnjava Mekreken. „Oni naseljavaju tu nišu i u suštini je ispunjavaju, sprečavajući da bilo šta drugo zavlada.
Problemi nastaju kada su te prirodne mikrobne zajednice poremećene i oportunistički mikrobi se usele unutra, uzrokujući još više neravnoteže i otvarajući put potencijalnim patogenima da uđu unutra. A ekološki stresori mogu u potpunosti da sruše zajednicu.
„Kada smo pod stresom, skloniji smo bolestima i posledicama bolesti“, kaže Mekreken.
Suncokretove morske zvezde možda se ne razlikuju. Tokom poslednje decenije, SSVD je zbrisao oko 90% džinovskih morskih zvezda duž zapadne obale. Toliko ih je nestalo da je u martu Nacionalna uprava za okeane i atmosferu podnela zahtev za uvrštavanje vrsta u zaštićeni status. Morske zvezde suncokreta su „ključna vrsta“—one koje pomažu u održavanju čitavog ekosistema—tako da bi njihov nestanak mogao fundamentalno da preoblikuje morski život na obali Pacifika.
U svom radu u laboratoriji Melise Pespini, vanredne profesorke biologije, McCracken proučava kako stresori životne sredine utiču na dinamiku bolesti. Ali on ne pokušava da utvrdi uzrok SSVD-a (iako je ovog leta na stažiranju na Haikai institutu Britanske Kolumbije da bi to uradio) — umesto toga, želi da zna da li bi oni mogli da se oporave. U proleće 2023. dobio je trogodišnju stipendiju Nacionalne naučne fondacije za diplomske studije da bi to otkrio.
Višedelni projekat proizilazi iz ranijeg rada koji su McCracken i kolege izveli dok su analizirali mikrobiom morske zvezde. Grupa je otkrila 1.200 puta povećanje prisustva Vibrio – roda bakterija koje se obično povezuju sa brojnim morskim bolestima kod morskih zvezda pogođenih bolešću gubitka. Identifikovali su verovatnog krivca, ali nisu pronašli definitivno pušeći pištolj.
McCracken će sprovesti metagenomički test kako bi identifikovao sve bakterije, uključujući sojeve Vibrio, koji se značajno povećavaju sa znacima SSVD. Studija će takođe istražiti koliko bi populacije morskih zvezda mogle biti otporne tokom vremena. Međutim, morske zvezde je i teško nabaviti, ali i održati u životu u laboratorijskim uslovima, što je navelo Mekrekena da umesto toga koristi morske ježeve kao modelnu vrstu.
„[Morske zvezde i morski ježevi] su oboje bodljikaši, imaju istu vrstu imunih ćelija i njihov imuni sistem funkcioniše na skoro isti način“, kaže on. A morski ježevi „takođe doživljavaju veoma slične vrste izbijanja bolesti kao i morske zvezde“.
McCracken ima za cilj da testira kratkoročnu i dugoročnu otpornost morskih ježeva na višestruke stresore životne sredine kako bi odredio potencijal organizama da se prilagode, steknu otpornost i na kraju da ponovo uspostave svoju populaciju. On će iznedriti larve morskog ježa i izložiti ih višim temperaturama vode — i postepenim porastima i akutnim šiljcima da bi oponašali prirodne događaje — i poznatom patogenu larve. On će pratiti koja larva preživi povećanje temperature, koja preživi patogen i, ako neka preživi oba stresora, utvrdiće da li je došlo do selekcije korisnih gena, što sugeriše potencijal adaptacije. Rezultati će pomoći da se napravi simulacija koja pokazuje kako se evolucija može desiti kroz generacije.
Moguće je da se neće pojaviti korisni geni – da su promene bile jednostavno previše, prebrze. Takođe je moguće da se određene osobine koje pomažu pojedincima da prežive mogu da se prenesu na buduće generacije.
Za Mekrekena, koji je odrastao uz obalu Mejna, može biti teško razmišljati o ishodima SSVD-a. Bio je privučen da studira biologiju i ekologiju bolesti zbog promena kojima je prisustvovao u životnoj sredini kako se staništa smanjuju i temperatura vode raste.
„Morsko okruženje je veoma, veoma krhko“, kaže on.
McCracken je došao u UVM jer je želeo da uradi nešto što bi moglo da pomogne u spasavanju. Odlučio je da koristi svoje veštine da proceni uticaje koji ljudi imaju na divlje životinje i sposobnost organizama da opstanu na planeti koja prolazi kroz brze promene.
„Cilj na kraju je da budemo u stanju da predvidimo uticaje globalnih promena na morske ekosisteme, identifikujemo rizične vrste i učimo od onih koje pokazuju otpornost u našem svetu koji se menja“, kaže on.
