Специалисты Института биологии КарНЦ РАН впервые в республике опробовали метод анализа ДНК окружающей среды (e-DNA) для обнаружения модельного паразита рыб в зоне влияния форелевых хозяйств. Это особенно важно в связи с распространением рыбоводческих ферм, использующих практику перевозки посадочного материала (мальков) из одних водоемов в другие, что грозит появлением в озерах новых паразитов. Сегодня, чтобы выявить зараженность, необходимо поймать и обследовать рыбу, причем для точного результата требуется как минимум 15 особей. Это может быть затруднительно в естественных условиях и затратно в садковых. Диагностическая система e-DNA позволяет обнаруживать присутствие паразитов непосредственно в пробах воды.
Алексей Паршуков, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН, руководитель исследования. Фото: Мария Дмитриева / служба научных коммуникаций КарНЦ РАН
Специалисты лаборатории паразитологии животных и растений Института биологии КарНЦ РАН завершили исследование в рамках проекта «Паразитологический мониторинг пресноводных экосистем севера методом e-DNA» (№23-24-10073), поддержанного Российским научным фондом и Фондом венчурных инвестиций Республики Карелия. Ученые провели большой эксперимент по выявлению ДНК из проб воды, показывающий присутствие паразитов Gyrodactylus salaris.
Гиродактилюс (Gyrodactylus salaris) – это плоские черви класса моногеней, длиной менее 2 мм. Они поражают кожу и жабры рыбы. G. salaris не опасен для человека, но его высокая численность сигнализирует об ослабленном организме рыбы, и вероятно, на ней присутствуют другие патогены: бактерии или грибы, вызывающие инфекцию. В таких условиях гиродактилюс активно размножается и становится причиной вторичного заболевания – гиродактилеза. Ввиду своей распространенности гиродактилюс был выбран модельным объектом для диагностики встречаемости паразита в акватории и определения чувствительности метода e-DNA.
Сегодня, чтобы обнаружить G. salaris, необходимо отобрать и исследовать биологический материал – кожу и жабры рыбы, причем для точного результата требуется порядка 15-20 особей. Однако в мировой практике существует метод определения зараженности рыбы по определению ДНК паразита в воде. В частности, он стал активно применяться в Норвегии, где G. salaris нанес большой ущерб природным популяциям атлантического лосося. Метод требует специального оборудования, в том числе для особой фильтрации воды, пробоподготовки, выделения ДНК, проведения анализа методом ПЦР и дальнейшего секвенирования, а также подбора специфичных генетических маркеров.
Первая часть работы выполнялась в Карелии: ученые сезонно обследовали 9 форелевых хозяйств на Онежском и Ладожском озерах, в акватории бассейнов этих озер и Белого моря. Рыбу исследовали традиционным способом, а также брали пробы воды для выделения средовой ДНК. Вторым этапом пробы отправляли на генетическое исследование в Москву, во Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО), где есть оборудование и технологии для проведения такого анализа. Затем 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 может быть использован и для экологического мониторинга естественных 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.
Однако сразу взять систему e-DNA на вооружение в республике не получится: потребуются время и дополнительное оснащение приборной базы оборудованием и реактивами, чтобы завершить этапы всего цикла исследований, начиная от пробоподготовки и заканчивая биоинформационной обработкой данных.
В целом в ходе научного проекта были получены результаты, важные для фундаментальной науки и практического применения. Так, ученые обнаружили на рыбе новый для региона вид – Gyrodactylus teuchis. Это широко распространенный паразит диких и разводимых лососевых рыб по всей Европе. Ранее в карельских хозяйствах он не регистрировался, а был известен только Gyrodactylus salaris, точнее его клон G. salaris RBT, поражающий садковую форель.
– Нахождение моногенеи G. teuchis на садковой радужной форели в онежской бассейновой системе, а также совместное обитание этих видов на одной особи хозяина отмечены 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.
Находка позволила провести дополнительные исследования строения прикрепительных структур G. teuchis. Результаты этой работы опубликованы в научном журнале «Паразитология». В частности, ученые подтвердили связь между температурой окружающей среды и размером крючьев, которыми паразиты цепляются за хозяина: летом они меньше, так как в теплых условиях моногенея ускоряет темпы эмбриогенеза и не успевает развить свое хитиноидное вооружение до полных размеров.
Информация и фото предоставлены службой научных коммуникаций Карельского научного центра РАН
