Undersøgelse identificerer hvalblæsemikrobiom

En ny undersøgelse foretaget af Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) og kolleger identificerede for første gang en omfattende bevaret gruppe af bakterier inden for raske pukkelhvalers slag - den fugtige ånde, hvaler sprøjter ud af deres blæsehuller, når de ånder ud. Undersøgelsen offentliggjort 10. oktober, 2017, i mSystemer , en journal med åben adgang fra American Society for Microbiology.

Opdagelsen af ​​dette fælles respiratoriske "mikrobiom" kunne tjene som en vigtig ramme for overvågning af sundheden for denne og andre hvalarter. Ligesom med mennesker, forskere siger, at samlinger af mikroorganismer, der lever i og på hvaler - kendt som mikrobiomer - kan spille en afgørende rolle for deres generelle sundhed, fra at opretholde et sundt immunsystem til at bekæmpe sygdomme.

"Lungesystemet er et almindeligt sted for bakterielle infektioner hos hvaler, "siger WHOI -forsker Amy Apprill, hovedforfatter af undersøgelsen. Det kollaborative forskerhold omfattede også forskere fra National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), SR3 Sealife -svar, Rehabilitering og forskning og Vancouver Aquarium.

"Vi ser tegn på luftvejssygdomme ofte hos strandede og afdøde dyr, "Apprill tilføjer." Indtil nu har lidt har været kendt om det normale respiratoriske mikrobiom hos raske hvaler. "

For at indsamle en prøve, traditionelt bruger forskere en lille båd til at spore hvalen. Når det var tæt nok på, de samler en prøve ved at holde en lang stang med en stor petriskål i spidsen, så tæt på blæsehullet som muligt. Det er en effektiv tilgang, men der er potentiale til at ændre hvalens adfærd og stressniveau med bådtilgangen.

Samarbejdsteamet ønskede en mindre påtrængende måde at indsamle de nødvendige data til vurdering af hvalers helbred i naturen, så de vendte sig mod himlen og noget højteknologisk udstyr-et specialfremstillet, fjernstyret, seks-rotor hexakopter.

Efter at have indsamlet deres første prøve i Patagonia i begyndelsen af ​​2015, WHOI -biolog Michael Moore, NOAA -forsker John Durban og SR3's Holly Fearnbach havde gentagne gange succes med at bruge denne teknik til at prøve slagene fra pukkelhvaler ud for Cape Cod sent samme år.

"Vi brugte dronen til at tage luftbilleder af hvalerne, så vi kunne vurdere kropstilstande, "siger Durban, en medforfatter af papiret. "På grund af den stabile flypræstation af vores hexakopter, Vi lærte hurtigt, at vi pålideligt kunne flyve gennem hvalslag uden at forstyrre dyrene. "

Når hvalen er synlig i rammen på kameraet, der er monteret på bunden af ​​hexakopteren, luftbilleder i høj opløsning tages til senere analyse af kropstilstande og generel sundhed.

Ved hjælp af Fearnbachs specifikke placeringsretninger, som kaldes i et hurtigt tempo, der kan konkurrere med en veteran auktionarius, Durban piloter hexakopteren flere meter over slaghullet. Noget af slaget lander på en steriliseret petriskål, der er fastgjort til toppen af ​​dronen.

"Hvalerne ser ikke ud til at vide, at flyet er der, "siger Moore, en medforfatter af papiret. "Vi vil studere hvalsundhed, men påvirker ikke deres adfærd. Dronen hjælper os med at gøre netop det. "

Blowprøver blev indsamlet fra to forskellige pukkelryggede populationer:17 fra hvaler i kystnære farvande ud for Cape Cod, Ma. og ni fra hvaler i farvande omkring Vancouver Island, Canada. Holdet sekvenserede derefter det genetiske materiale, der findes i blæseprøverne, for at bestemme, hvilke slags mikroorganismer der lever i en hvals luftveje.

"Vi var overraskede over at finde et mikrobiom, der så meget anderledes ud end havvand, "Apprill siger." Det er virkelig spændende, fordi det viser, at vi får et klart signal om et mikrobiom, der kommer fra dyret. "

Apprill og WHOI -laboratoriekollega Carolyn Miller identificerede 25 bakteriegrupper til stede i alle hvalprøverne - et konserveret eller "kerne" mikrobiom.

"Dette tyder stærkt på, at uanset hvor dyret bor, eller endda deres alder eller køn, de har et delt slagmikrobiom, "Siger Apprill.

Inden for kernegruppen på 25 mikrobielle arter, forskerne fandt 20 sekvenser svarende til mikrober forbundet med andre havpattedyr. De mest delte karakteristika blev fundet i et mikrobiomdatasæt, der kom fra blæsehullerne af flaskefosdelfiner, hvilket også er det mest sammenlignelige datasæt, der er tilgængeligt på nuværende tidspunkt.

Næste, forskerne vil tage prøver fra hvaler med dårlig kropstilstand, muligvis tegn på sygdom, at sammenligne mikrober fundet i deres slag med de raske hvalers. De vil også gerne udvide sekventeringsindsatsen til at omfatte vira og svampe, da denne undersøgelse udelukkende fokuserede på bakterier og archaea, encellede mikroorganismer, der ligner bakterier.

"Fra denne undersøgelse, vi har en god idé om, hvad det er normalt, sundt hvalmikrobiom ligner. Nu skal vi forstå, hvordan mikrobiomet for en usund hval ser ud, "Apprill siger." Denne sammenligning er afgørende for sundhedsovervågning og sygdomsdetektion. "

Det kan også vise sig at være afgørende for disse truede hvalers overlevelse. Det sidste år har været særligt svært for både pukkelryg og nordatlantiske højhvaler. I de sidste 19 måneder har mindst 53 pukkelrygge døde langs Atlanterhavskysten, får NOAA til at erklære en "usædvanlig dødelighedshændelse."

En usædvanlig dødelighed er også blevet erklæret for den nordatlantiske højhval. Mindst 15 nordatlantiske højrehvaler er døde siden midten af ​​april i en befolkning, der nu er færre end 450.

Mere end halvdelen af ​​de rigtige whiles dør i kollisioner med skibe eller ved at blive viklet ind i fiskeredskaber. Ud over, klimaændringer og et opvarmende hav kan reducere og flytte placeringen af ​​deres vigtigste fødekilde - små krebsdyr kaldet copepoder - og efterlade nogle rigtige hvaler underernærede og mindre i stand til at reproducere.

"Der er meget få måder at indsamle nyttige data fra levende store hvaler på havet, "Tilføjer Moore." Dette værktøj har potentiale til at udvide vores perspektiv på stor hvalsundhed. "