Сотрудники лаборатории паразитологии животных и растений Института биологии КарНЦ РАН завершили исследование в рамках проекта «Паразитологический мониторинг пресноводных экосистем севера с использованием метода e-DNA» (номер 23-24-10073), который получил поддержку от Российского научного фонда и Фонда венчурных инвестиций Республики Карелия.
Ученые провели масштабный эксперимент по извлечению ДНК из водных проб, что позволило выявить наличие паразитов Gyrodactylus salaris.
Гиродактилюс (Gyrodactylus salaris) — это плоские черви из класса моногеней, длина которых не превышает 2 мм. Они поражают кожу и жабры рыб. Хотя G. salaris не представляет опасности для человека, его высокая численность может указывать на ослабление здоровья рыбы, что может быть связано с наличием других патогенов, таких как бактерии или грибы, вызывающие инфекционные заболевания. В таких условиях гиродактилюс активно размножается и может приводить к развитию вторичного заболевания, известного как гиродактилез. Из-за своей распространенности гиродактилюс был выбран в качестве модельного объекта для диагностики наличия паразита в водоемах и для оценки чувствительности метода e-DNA.
В настоящее время для выявления G. salaris необходимо собрать и проанализировать биологический материал, такой как кожа и жабры рыбы. Для получения достоверных результатов требуется около 15-20 экземпляров.
Тем не менее, в мировой практике существует метод определения зараженности рыбы путем анализа ДНК паразита в воде. Этот метод активно используется в Норвегии, где G. salaris причинил значительный ущерб естественным популяциям атлантического лосося. Процесс требует специального оборудования для фильтрации воды, подготовки проб, выделения ДНК, проведения анализа с использованием метода ПЦР и последующего секвенирования, а также разработки специфичных генетических маркеров.
Первая часть исследования проводилась в Карелии: ученые сезонно обследовали 9 форелевых хозяйств на Онежском и Ладожском озерах, а также в водах их бассейнов и Белого моря. Рыбу изучали традиционными методами и одновременно брали пробы воды для выделения средовой ДНК. На втором этапе пробы направлялись на генетическое исследование в Москву, в Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО), где располагаются необходимые оборудование и технологии для такого анализа. После этого результаты сравнивались.
– На основании изучения ДНК окружающей среды можно утверждать, что зона паразитарного влияния рыбоводного комплекса на акваторию имеет широкие границы и находится в пределах как самих садков с рыбой, так и на удалении от них в нескольких сотнях метров. Диагностическая система e-DNA позволяет достаточно точно обнаружить присутствие гельминтов рода Gyrodactylus в воде. Метод можно использовать для ветеринарного контроля в рыбоводческой отрасли, – резюмировал Алексей Паршуков, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН, руководитель исследования.
Метод также может применяться для экологического мониторинга природных водоемов.
– Подтверждение присутствия ряда организмов в воде позволит зафиксировать факт антропогенного влияния. Мы сможем сказать, что паразит не естественный, а связан с форелевыми хозяйствами в этой акватории, и тогда надо будет заниматься первоисточником: делать так, чтобы хозяйства контролировали эпизоотический статус и создавали условия для того, чтобы патоген не расселялся, – отметил Евгений Иешко, доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН.
Полевые исследования. На снимке старший научный сотрудник Института биологии Карельского научного центра РАН Алексей Паршуков и главный научный сотрудник института Евгений Иешко. Фото из архива участников исследования.
Тем не менее, внедрить систему e-DNA в республике сразу не удастся: потребуется время и дополнительное оснащение лаборатории необходимыми приборами и реактивами, чтобы завершить все этапы исследования, начиная с подготовки проб и заканчивая биоинформационной обработкой данных.
В рамках научного проекта были достигнуты результаты, значимые как для фундаментальной науки, так и для практического использования.
Ученые выявили новый для региона вид паразита на рыбе – Gyrodactylus teuchis. Этот паразит широко распространен среди диких и разводимых лососевых рыб по всей Европе. Ранее он не был зафиксирован в карельских хозяйствах; до этого момента в регионе известен был только Gyrodactylus salaris, точнее, его клон G. salaris RBT, который поражает садковую форель.
– Нахождение моногенеи G. teuchis на садковой радужной форели в онежской бассейновой системе, а также совместное обитание этих видов на одной особи хозяина отмечено впервые. Скорее всего, паразит распространился с посадочным материалом и уже широко расселился в водоемах региона. Моногенеи G. teuchis не патогенны для разводимой форели и природных популяций молоди лосося, но факт распространения служит сигналом о недостаточном ветеринарном контроле за перевозным посадочным материалом, – констатировал Алексей Паршуков.
Обнаружение дало возможность провести дополнительные исследования структуры прикрепительных органов G. teuchis. Результаты этой работы были опубликованы в научном журнале «Паразитология». В частности, исследователи подтвердили связь между температурой окружающей среды и размером крючьев, которыми паразиты удерживаются на хозяине: летом они меньше, поскольку в теплых условиях моногенея ускоряет процессы эмбриогенеза и не успевает развить свое хитиноидное вооружение до максимальных размеров.
Фото из архива участников исследования.
Источник: Карельский научный центр РАН.
