石珊瑚组织损失病(SCTLD)于2014年被发现,已在加勒比海的温暖水域迅速蔓延。这种神秘的疾病以硬珊瑚为目标,已损害了佛罗里达州、美属维尔京群岛和波多黎各的22种以上的石珊瑚。该病病例已在至少20个其他国家和地区得到确认。2022年的一项研究对珊瑚物种Pseudodiploria strigosa的调查估计,仅在加勒比海,死亡率就在60%到100%之间。
虽然确切病因尚不清楚,但科学家们正在努力开发有效的治疗方法。在4月6日发表在《通信生物学》杂志上的一项研究中,一个科学家团队描述了首个用于治疗和预防SCTLD的有效细菌益生菌。使用益生菌可以替代使用广谱抗生素阿莫西林。到目前为止,使用阿莫西林仅被证明可以治疗该疾病,而且还存在促进抗生素耐药细菌的风险。
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一旦珊瑚感染了SCTLD,其珊瑚虫群体可能在短短几周内死亡。“它只是腐蚀珊瑚组织,”该研究的合著者、史密森尼海洋站的海洋生物学家和化学生态学家Valerie Paul在一份声明中说。“活的组织剥落,留下的只是白色的碳酸钙骨骼。”
在研究疾病传播方式的过程中,Paul和他的团队注意到,一些巨星珊瑚(Montastraea cavernosa)的碎片迅速出现了SCTLD特有的病变并死亡,而其他碎片则完全没有生病。虽然该病的确切病因尚不清楚,但鉴于抗生素能有效治疗该病,致病细菌被怀疑是该病进展的罪魁祸首。
考虑到这一点,该团队收集了来自一对抗病巨星珊瑚碎片上天然存在的、非致病性细菌的样本。在测试了样本后,该团队试图确定是否有任何天然存在的微生物保护一些巨星珊瑚免受SCTLD的侵害。
该团队使用了来自先前感染过的珊瑚的3种有害细菌菌株,进一步测试了来自抗病珊瑚的222种细菌菌株。他们发现,有83种菌株具有一定的抗菌活性,其中一种名为McH1-7的菌株尤为突出。对McH1-7的进一步化学和遗传分析证实了其抗菌特性的化合物及其背后的基因。
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当他们用活的巨星珊瑚碎片测试McH1-7时,测试显示了最后的决定性证据:McH1-7在22个感染的珊瑚碎片中阻止或减缓了疾病的进展,比例为68.2%。在所有12次传播实验中,它甚至阻止了疾病的传播。
该团队的下一步是开发更好的输送机制,以便在海洋中大规模使用这种益生菌方法。目前应用这种珊瑚益生菌的主要方法是将珊瑚包裹在塑料中,形成一个临时的迷你水族箱,然后注入有益细菌,但这在大规模应用上是不可行的。此外,还不清楚这种从巨星珊瑚中分离出来的细菌菌株是否会对其他珊瑚物种产生相同的效果。
对该团队来说,这仍然是一个好消息,因为它可能有助于防止无意中产生抗生素耐药细菌,并帮助珊瑚应对不断变化的气候。“海洋酸化、珊瑚白化、污染和疾病,有很多方式会杀死珊瑚,”Paul说。“我们需要尽一切努力帮助它们,以免它们消失。”