Пробиотик защищает кораллы от таинственной болезни

Болезнь потери каменистой коралловой ткани (stony coral tissue loss disease, SCTLD) впервые была выявлена в 2014 году во Флориде и с тех пор быстро распространяется. Случаи SCTLD были отмечены в по крайней мере 26 странах и территориях. Это беспрецедентная угроза благополучию коралловых рифов. Этиология болезни неясна, однако предполагается, что она имеет бактериальную природу, так как прогрессирование заболевания могут остановить антибиотики. В настоящее время с SCTLD борются с помощью пасты на основе антибиотика амоксициллина. В зависимости от вида коралла лечение помогает в 67–90% случаев. Тем не менее, использование антибиотиков в морских экосистемах может усугубить проблему антибиотикорезистентности. Более того, лечение с его помощью нужно постоянно повторять. Потенциально бороться с SCTLD могут помочь полезные микроорганизмы — пробиотики.

Пробиотики могут быть включены в микробиом организма-хозяина и работать как долговременная терапия. Из здоровых колоний кораллов ранее уже были изолированы микроорганизмы, которые подавляют рост патогенных микроорганизмов in vitro. И напротив, нарушение здоровой микрофлоры кораллов повышает их восприимчивость к инфекциям. Однако изучение пробиотиков кораллов до настоящего времени проводилось в основном in vitro. В новой работе исследователи из США проанализировали эффективность пробиотика Pseudoalteromonas sp. штамм McH1-7 на живых кораллах.

Сначала авторы изолировали микроорганизмы из образцов коралла Montastraea cavernosa, резистентных и чувствительных к SCTLD. Потом они проверили, могут ли полученные изоляты ингибировать три штамма, ранее полученные из пораженных SCTLD кораллов (Alteromonas sp. McT4-15, Vibrio coralliilyticus OfT6-21 и Leisingera sp. McT4-56). Из резистентных кораллов было получено значительно больше изолятов с антибактериальной активностью. Для дальнейших опытов отобрали самый эффективный изолят — McH1-7.

Изолят McH1-7 подавлял все три штамма, выделенные у пораженных кораллов. Более того, McH1-7 подавлял рост 31 из 32 изученных бактерий (единственное исключение — Pseudomonas aeruginosa PAO1). То есть полученный изолят эффективен против широкого спектра бактерий моря, суши и человека, как грамположительных, так и грамотрицательных. Органический экстракт McH1-7 также обладал противомикробной активностью, однако меньшей.

Из изолята выделили известное противомикробное соединение корормицин, а также его аналоги, но в меньших количествах. Изолят McH1-7 принадлежит к роду Pseudoalteromonas. С помощью секвенирования авторы идентифицировали 14 генов биосинтеза, в том числе, по их предположению, гены биосинтеза антибактериального вещества мариноцина и тетрабромопиррола. Также были выявлены гены, которые, вероятно, кодируют металлопротеазы. Они были идентифицированы по сходству с генами псевдоалтерина штамма Pseudoalteromonas CF6-2. Псевдоалтерин деградирует пептидогликаны и, скорее всего, обладает антибактериальной активностью против грамположительных бактерий. Также авторы идентифицировали генный кластер, который потенциально синтезирует корормицин и его аналоги.

Пораженные SCTLD фрагменты коралла M. cavernosa обработали McH1-7. Смертность кораллов снизилась, а прогрессирование заболевания замедлилось. Исследователи сделали вывод, что McH1-7 потенциально эффективен для борьбы с SCTLD, однако нужны дополнительные исследования.

Пробиотики можно использовать в качестве средства профилактики. Здоровые кораллы M. cavernosa обработали McH1-7, после чего проверили, поможет ли это защитить их от инфекции. Действительно, контакт с зараженными кораллами в течение 21 дня не смог повредить обработанным здоровым кораллам. В то же время необработанные кораллы заражались в 33,3% случаев в течение 4–6 дней. Интересно, что у зараженных кораллов, находящихся в контакте с обработанными кораллами, болезнь также замедлялась. Таким образом, одна обработка McH1-7 защищала M. cavernosa в течение по крайней мере 21 дня; полезный эффект изолята мог предаваться.

Присутствие McH1-7 отслеживали в течение некоторого времени (до 28 дней). Анализ показал, что польза от McH1-7 не связана с тем, что бактерия вытесняет другие компоненты микрофлоры кораллов.

Таким образом, авторы не только показали безопасность полученного изолята для кораллов, но и выявили производимые им антибактериальные соединения. Исследователи считают, что это важный шаг в разработке новой терапии заболеваний кораллов.

Вирусная угроза коралловым рифам связана с глобальным изменением климата