Новое исследование выявило тревожную реакцию морских звёзд на нейротоксин
В последние месяцы Южная Калифорния столкнулась с цветением вредоносных водорослей, производящих домоевую кислоту (DA), которая убивает или отравляет тысячи морских животных. Однако эта проблема не уникальна. Вспышки DA — природной аминокислоты и мощного нейротоксина — становятся всё более частыми как на западном, так и на восточном побережьях.
DA попадает в пищевую сеть, когда её поглощают фильтраторы, например мидии, и затем накапливается в морских хищниках. Интоксикация DA видов-ключевых звеньев, играющих огромную роль в поддержании местного биоразнообразия, может иметь каскадные последствия для всех окружающих животных.
Хотя воздействие DA на морских позвоночных хорошо задокументировано, её влияние на морских беспозвоночных изучено меньше. Новое исследование в журнале Diseases of Aquatic Organisms, проведённое учёными из Лаборатории Бигелоу, восполняет этот пробел, изучая, накапливается ли DA в диких морских звёздах и есть ли у этого поведенческие или физиологические последствия.
Команда обнаружила потенциально тревожные концентрации DA, особенно у мелких морских звёзд, даже при отсутствии цветения водорослей, которое считается причиной вспышек DA. При экспериментальном воздействии на животных каиновой кислоты (структурно схожего соединения) исследователи также наблюдали немедленную физическую реакцию. Хотя эти поведенческие изменения, по-видимому, обратимы, результаты вызывают опасения по поводу последствий повторяющегося, долгосрочного или более высокого уровня воздействия на морских звёзд.
«Некоторые виды морских звёзд являются ключевыми видами литоральной зоны, и мы знаем, что если домоевая кислота вредит им, то могут пострадать и другие животные далее по цепочке», — говорит ведущий автор Денни Чыонг. — «Существует очень мало информации о домоевой кислоте в морских звёздах, так что это был критически важный первый шаг к пониманию динамики интоксикации DA».
DA продуцируется более чем 20 различными видами одноклеточных водорослей рода Pseudo-nitzschia и может оказывать серьёзное воздействие на здоровье, в том числе и на людей, употребляющих в пищу заражённые морепродукты. Несмотря на риск и экологическую важность морских звёзд, почти не проводилось работ по определению токсичной для них концентрации DA.
«Морские звёзды не являются источником пищи для человека или коммерчески ценными, но они биологически удивительны и жизненно важны для экологии», — отмечает соавтор Рейн Ёсиока. — «Понимание того, как DA может присутствовать и влиять на различные виды, является ключом к целостному пониманию воздействия морских биотоксинов».
В 2022 году исследователи измерили концентрации DA в морских звёздах из Орегона и Мэна. Они обнаружили уровни DA, сходные с известными уровнями токсичности для других морских животных, несмотря на отсутствие свидетельств недавнего цветения Pseudo-nitzschia. Также было установлено, что соединение наиболее сконцентрировано в пилорических придатках — органе, критически важном для пищеварения и хранения энергии у морских звёзд.
Экспериментальное воздействие
В ходе эксперимента морские звёзды в течение семи дней содержались в аквариумах и им вводили каиновую кислоту в разных концентрациях, отражающих возможное воздействие в дикой природе.
Для животных в группе «высокой дозировки» эффекты были почти мгновенными: они сворачивались в клубок. Подавляющее большинство потеряло способность переворачиваться, а у многих наблюдалось «сдувание» лучей.
Эти поведенческие изменения со временем прошли (способность переворачиваться восстановилась за несколько дней, окружность лучей — за неделю). Однако характер и немедленность реакций вызывают беспокойство. Это позволяет предположить, что каиновая кислота может нарушать работу изменчивой коллагеновой ткани, жизненно важной для движения и структурной целостности морских звёзд.
По словам Чыонга, эти данные представляют собой первое доказательство того, как и в какой степени DA влияет на морских звёзд, что является первым шагом к пониманию его экологических последствий. В будущем команда хочет подтвердить, что DA оказывает такой же экспериментальный эффект, как каиновая кислота, и изучить обнаруженную взаимосвязь между размером тела и накоплением DA.
«Мы наблюдали значительное сокращение численности морских звёзд за последнее десятилетие, связанное с изменениями в количестве мидий и синдромом истощения морских звёзд, но эта работа предполагает, что вредоносное цветение водорослей также может быть для них проблемой», — говорит старший автор статьи Майя Гронер. — «Поскольку эти вредоносные цветения, производящие домоевую кислоту, становятся всё более частыми, важно, чтобы мы понимали их влияние на виды-ключевые звенья, морские пищевые сети и биоразнообразие».