Este posibil să fi fost găsită în sfârșit o toxină din spatele morții misterioase de vulturi

Moartele misterioase ale vulturilor pleșuri, mallards și alte forme de viață lacustre din sud-estul Statelor Unite i-au nedumerit pe oamenii de știință de mai bine de 20 de ani. După o lungă încercare de a explora ciudateniile cianobacteriilor care se lipesc de o buruiană de apă invazivă, o echipă de cercetare a găsit o toxină care ar putea fi vinovată.

Și este unul ciudat, relatează echipa pe 26 martie Ştiinţă.

Supranumită AETX, toxina are o structură chimică neobișnuită care necesită blocuri bogate în elementul brom, spune Susan Wilde, ecologist acvatic la Universitatea Georgia din Atena. Cu toate acestea, acele blocuri de bromură nu sunt în mod obișnuit abundente în apa din sudul lacului. Aici intervine povestea de viață a unei anumite buruieni de apă.

Misterul toxinei necunoscute a început într-un lac din Arkansas în timpul iernii 1994-1995, cu cea mai mare moarte inexplicabilă a vulturului chel din țară. Vulturii, lisicile și alte câteva păsări și-au pierdut coordonarea motrică, s-au luptat să zboare sau chiar să meargă și au avut convulsii. Verificarea creierului animalelor bolnave a scos la iveală zone de găuri microscopice nenaturale, sau vacuole. Până în 1998, șase state confirmaseră moartea păsărilor cu aceeași boală, numită acum VM, scurt pentru mielinopatie vacuolară.

Wilde a observat că lacurile cu morți au crescut întinderi dense ale plantei de apă invazive în formă de perie de sticlă verde numită Hydrilla verticillata. În 2001, ea și mai multe generații de studenți și colaboratori internaționali au început o lungă călătorie de a explora dacă plantele și cianobacteriile care le conduc pot distruge uneori creierul.

„Nu este un subiect sigur pentru o dizertație”, a avertizat ea potențialii studenți. Nu erau mulți bani sau nicio certitudine de succes. Dar „este atât de tare”, își amintește ea că au spus.

Un indiciu a venit din privire la asta Hydrilla sub iluminarea microscopului care poate face ca anumite substanțe să facă fluorescență. Acest lucru a scos la iveală stropi de cianobacterii care strâng fețele inferioare ale frunzelor și le protejează coloniile cu substanță moale. Alte cianobacterii, care stropesc sub formă de supă în apă, eliberează cantități mari de toxine care ucid peștii și amenință înotătorii umani, dar agățați de frunze nu erau de obicei amenințări.

imagine la microscop a unei frunze de buruieni de apă portocaliu închis cu colonii de cianobacterie portocaliu deschis
Albastrul marchează locul. O micrografie de aproape portocaliu închis a frunzei unei buruieni de apă (Hydrilla verticillata) prezintă pete portocalii mai deschise ale unor colonii îngrijorătoare de cianobacterie (Aetokthonos hydrillicola). Albastrul provine dintr-o suprapunere în care tehnicile speciale de imagistică dezvăluie o substanță suspectă – despre care se crede că este toxina – pe care cianobacteriile o eliberează.S. Breinlinger et al/Science 2021

Această cianobacterie s-a dovedit a fi o specie nouă (Aetokthonos hydrillicola). De asemenea, sa dovedit a fi greu de crescut în laborator. Au durat doi ani după ce a colectat materialul dintr-un rezervor până când echipa a crescut suficiente cianobacterii pentru primul lor studiu, hrănind cu o soluție apoasă din acestea pentru a testa animalele.

Totuși, această supă de cianobacterie nu părea să deranjeze deloc puii de testare. Analizele microscopice nu au găsit găuri mici în creierul lor.

Cercetătorii s-au întrebat apoi dacă se întâmplă ceva ciudat cu configurarea culturii de laborator. Au colectat buruieni sălbatice acoperite cu cianobacterii din lacuri cu focare confirmate de VM. Folosind o configurație elaborată de laborator pentru a detecta ce compuși chimici produceau bacteriile, echipa a căutat suspecți neobișnuiți. Și acolo, pândind în petele care marcau coloniile bacteriene, era un compus necunoscut anterior, cu molecule de bromură abundente. Aceste colonii au produs substanțe care au ucis animalele de testare. Și furnizarea de compuși de bromură coloniilor de laborator le-a făcut și pe acestea să se transforme în toxine.

Bromul poate pătrunde în lacuri din diverse surse, unele naturale și nu, cum ar fi centralele electrice. Cercetătorii au descoperit că invaziva Hydrilla acumulează concentrații extreme de compuși ai bromului, de 20 de ori mai mari decât concentrațiile din noroiul de pe fundul lacului și de 500 până la 1.000 de ori mai mari decât în ​​apa lacului. La sfârșitul verii, apa caldă rămâne în partea de sus a lacului, captând apă rece, întunecată și cu oxigen scăzut. Buruienii Hydrilla încetează să înflorească și începe să curgă compuși bogati în brom. Atunci cianobacteriile au ingredientele pentru a-și produce toxina mortală.

plante buruieni de apă
O buruiană de apă agresiv invazivă, Hydrilla verticillata, crește în mase groase pe care cianobacteriile periculoase le place să le colonizeze și păsările înfometate le place să mănânce.Leslie J. Mehrhoff, Universitatea din Connecticut/Bugwood.org (CC BY 3.0 US)

Chimia exotică recent descoperită a acestor producători de toxine nu îl surprinde pe Jason Stajich de la Universitatea din California, Riverside, care studiază alte cianobacterii în explorările sale genetice ale evoluției microbiene. Cianobacteriile care plutesc liber provoacă înfloriri toxice atât în ​​apa marine, cât și în apa dulce (SN: 28/08/18). Dar acest grup de bacterii verzi include și specii care creează lumea pe care o iubim. Studiile lui Stajich (cum ar fi „crusta de pâine”, dar pe suprafețele deșertului, spune el) durează ani să se formeze și depind de rețelele de cianobacterii (SN: 12/10/19).

În acest caz, acum că suspectul a fost prins, există și mai multe motive pentru a scăpa de el Hydrilla invadatori care facilitează producerea de toxine. Defileul păsărilor de apă pe Hydrilla și bacteriile sale care le conduc și astfel obțineți o doză mortală de toxină. Prădătorii precum vulturii și bufnițele care se sărbătoresc cu acele păsări de apă sunt, de asemenea, otrăviți. În laborator, toxina afectează alte vertebrate, cum ar fi amfibienii și șerpii. Cunoașterea compoziției toxinei va permite acum laboratorului să verifice efectele asupra mamiferelor. Cu o gamă atât de largă de creaturi potențial susceptibile, rezolvarea misterului nu ar fi putut ajunge destul de curând.