Данио-рерио из зоомагазинов — бессимптомные носители инфекций, опасных для лабораторных линий данио

Danio rerio — популярные аквариумные рыбки, а также модельные животные для научных исследований. Большинство лабораторных линий данио были получены из питомников для зоомагазинов. Для исследований данио разводят в контролируемой среде, где сведено к минимуму количество патогенных и потенциально патогенных микроорганизмов, которые встречаются в зоомагазинах. Однако иногда лаборатории приобретают рыбок, предназначенных для продажи в магазинах, хотя сообщества микроорганизмов, ассоциированные с такими рыбками, изучены недостаточно хорошо. Обычно для идентификации патогенов рыб используют гистологические методы и секвенирование генов бактериальных 16S рРНК; идентифицировать таким образом большую часть вирусов невозможно.

Ученые из Университета Юты исследовали с помощью метатранскриптомного секвенирования микроорганизмы рыбок данио из лабораторной популяции и трех зоомагазинов в Солт-Лейк-Вэлли. Они секвенировали тотальную РНК из тканей кишечника, затем исключили те из полученных последовательностей транскриптов, которые картировались на геном данио-рерио, а остальные классифицировали на основе сходства с известными нуклеотидными или белковыми последовательностями. Были обнаружены РНК прокариот, вирусов, паразитических грибов и червей, причем многие микроорганизмы присутствовали у особей из зоомагазинов, но не у лабораторных. Большинство вирусных транскриптов принадлежало бактериофагам, остальные — вирусам, которые могут поражать позвоночных, включая рыб. Один из них, пикорнавирус данио-рерио (zebrafish picornavirus, ZfPV), ранее был обнаружен у лабораторных рыбок, но теперь его нашли и у особей из зоомагазинов.

Особый интерес у авторов вызвал недавно обнаруженный патогенный бирнавирус Скалистых гор (Rocky Mountain birnavirus, RMBV), который нашли только у рыбок из одного зоомагазина. У них не было признаков инфекции, за исключением повышенной экспрессии генов, активируемых интерфероном.

По предположению авторов, еще один вирус, принадлежащий к типу Negarnaviricota, мог попасть в организм рыбок вместе с паразитическими червями (нематодами), чьи РНК были выявлены в большем количестве у зоомагазинных особей. РНК паразитических грибов микроспоридий одинаково часто встречалась у рыб, независимо от условий содержания. Бактериальные сообщества, ассоциированные с данио-рерио в лаборатории и зоомагазине, были схожими и не включали патогенов.

Чтобы понять, возможен ли горизонтальный обмен микроорганизмами между разными особями, ученые поместили в один аквариум рыб из лаборатории и зоомагазина; контролем была группа лабораторных данио-рерио, содержащихся отдельно. Через месяц у некоторых лабораторных рыб, живущих вместе с сородичами из зоомагазина, открылось кровотечение. Оказалось, что они заразились RMBV, причем инфекция носила системный характер: уровни РНК вируса были высоки во всех органах пораженных рыб. Интересно, что у рыбок из зоомагазина симптомов не было — возможно, из-за генетических факторов, отличий в иммунологическом анамнезе и (или) более ранней стадии заражения.

Инфекция RMBV повысила экспрессию более 800 генов, связанных с передачей сигналов интерферона, воспалением, врожденным и адаптивным иммунитетом. Активность трети из них изменялась схожим образом при заражении вирусом, который вызывает весеннюю виремию карпов (Spring viremia of carp virus, SVCV), а у данио-рерио — кровотечение. По мнению авторов, сравнение молекулярных механизмов поможет разобраться, почему одни инфекции у данио развиваются в болезнь, а другие, как, например, опасный для многих видов вирус панкреонекроза (infectious pancreatic necrosis virus, IPNV) – нет.

В повторном эксперименте по совместному содержанию исследователи не обнаружили признаков передачи RMBV, но обратили внимание на возросшую экспрессию сигнатур паразитических червей и вируса из типа Negarnaviricota как у лабораторных, так и у зоомагазинных рыб. Это указывало на возможность заражения паразитами при совместном проживании инфицированных и неинфицированных рыб, а также подтвердило гипотезу авторов о том, что нематоды могут быть хозяевами неизвестного вируса из типа Negarnaviricota.

Таким образом, данио-рерио, которых разводят для зоомагазинов, даже здоровые внешне, могут быть источником вирусов и паразитов, которые обычно не встречаются в лабораторных условиях.

Коллективное поведение рыбок данио регулируется двумя генами