In Zwitserland – om nog maar te zwijgen van de rest van Europa en de Verenigde Staten – worden zoetwatervissen het slachtoffer van een dodelijke ziekte die in de zomer hoogtij viert en in de winter inactief is. Het wordt veroorzaakt door een parasiet die gedijt in rivieren en met name zalmachtigen aanvalt. Onderzoekers van EPFL, EAWAG en FIWI hebben als onderdeel van een driejarig gezamenlijk onderzoeksprogramma een wiskundig model ontwikkeld om uitbraken te voorspellen.

Zoetwatervissen zijn kwetsbaar voor een parasiet genaamd Tetracapsuloides bryosalmonae. Deze parasiet, die geen effect heeft op de mens, veroorzaakt proliferatieve nierziekte (PKD) - die zeer besmettelijk is en hele vispopulaties kan uitroeien. In Zwitserland, deze seizoensziekte is vastgesteld bij regenboogforel, bruine forel en zalm. Het is geïdentificeerd als een van de belangrijkste oorzaken van de achteruitgang van de vispopulaties in de afgelopen decennia en heeft een belangrijke rol gespeeld bij het uitsterven van lokale endemische soorten.

Onderzoekers van EPFL, EAWAG het Zwitserse Federale Instituut voor Aquatische Wetenschap en Technologie (EAWAG) en het Centrum voor Vis- en Natuurgezondheid van de Universiteit van Bern (FIWI heeft drie jaar lang de 50 km lange Wigger-rivier bestudeerd - die de kantons Aargau en Luzern in de Alpen doorkruist uitlopers - en de waterscheiding. In hun werk, ze laten zien hoe zowel ruimtelijke als ecologische kenmerken van riviersystemen kunnen worden gebruikt om de epidemiologie en dynamiek van door water overgedragen ziekten beter te begrijpen. Ze ontwikkelden ook een wiskundig model dat voorspelt hoe en waar T. bryosalmonae zijn omgeving zal besmetten.

Bij het creëren van hun epidemiologische model, de wetenschappers moesten rekening houden met de complexe levenscyclus van de parasiet. Het komt voor het eerst voor in bryozoën - kleine dieren die vastzitten aan stenen op de rivierbodem. De parasieten worden vervolgens als sporen in het rivierwater uitgescheiden en komen via hun kieuwen en slijmvliezen de vissen binnen, waar de ziekte eerst uitbreekt voordat ze de nieren aanvalt. De sporen komen vervolgens vrij via de urine van vissen en kunnen, in gemuteerde vorm, kolonies van bryozoën infecteren. Dit betekent dat de parasiet zowel mosdiertjes als vissen nodig heeft om zich te vermenigvuldigen en te muteren.

T. bryosalmonae-besmetting veroorzaakt weinig symptomen in koud water, maar wordt duidelijk wanneer de watertemperatuur enkele weken boven de 15 graden Celsius blijft. Het dodelijke effect op zowel gekweekte als wilde vis duurt daarom van de zomer tot de vroege herfst. Geïnfecteerde vissen die erin slagen te overleven, kunnen gedurende meerdere seizoenen sporen blijven uitscheiden. De onderzoekers moesten naar al deze biologische factoren kijken om uitbraken te modelleren.

"We selecteerden verschillende stukken langs de Wigger en in de waterscheiding waar we vismonsters namen, de concentratie van zowel bryozoa- als parasiet-DNA in het water gemeten, en berekende de hydrologische en geomorfologische variabelen, " zegt Luca Carraro van EPFL's Laboratory of Ecohydrology. Het blijkt dat de parasiet gedijt in morenen, waar ze zijn beschermd tegen stroming. Deze bevinding zal moeten worden bevestigd, echter, en er is geen tekort aan rivieren die door de parasiet zijn geteisterd om het te testen. Als onderdeel van hun speurtocht, de onderzoekers moesten ook rekening houden met een reeks bestaande gegevens in hun bevindingen om rekening te houden met klimaatverandering en watertemperaturen, en een manier vinden om de schat aan gegevens die door de wetenschappelijke gemeenschap zijn verzameld, in hun model op te nemen.

Om de verspreiding van bryozoënkolonies door het stroomgebied te helpen voorspellen, de onderzoekers kwamen ook met een model dat de gemeten DNA-concentratie in de watermonsters interpreteert. Afgezien van de relevantie voor PKD, dit model zou van pas kunnen komen in een aantal ecohydrologische toepassingen voor het lokaliseren van invasieve of binnenkort uitgestorven soorten in zoetwaterhabitats.

In dit stadium is het onmogelijk om de ziekte in zijn natuurlijke omgeving te bestrijden. Maar het Zwitserse Federale Veterinaire Bureau wil er zeker van zijn dat alle vissen die in rivieren worden geïntroduceerd voor herbevolkingsdoeleinden zorgvuldig worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat ze vrij zijn van de parasieten.