Een nieuwe studie door de Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) en collega's identificeerden voor het eerst een uitgebreide geconserveerde groep bacteriën in de blaas van gezonde bultruggen - de vochtige adem die walvissen uit hun blaasgaten spuiten wanneer ze uitademen. Het onderzoek gepubliceerd op 10 oktober, 2017, in mSystemen , een open-access tijdschrift van de American Society for Microbiology.

De ontdekking van dit gedeelde respiratoire "microbioom" zou kunnen dienen als een belangrijk kader voor het monitoren van de gezondheid van deze en andere walvissoorten. Net als bij mensen, wetenschappers zeggen dat de assemblages van micro-organismen die in en op walvissen leven - bekend als microbiomen - een cruciale rol kunnen spelen in hun algehele gezondheid, van het handhaven van een gezond immuunsysteem tot het bestrijden van ziekten.

"Het longstelsel is een veel voorkomende plaats voor bacteriële infecties bij walvissen, " zegt WHOI-onderzoeker Amy Apprill, hoofdauteur van de studie. Het collaboratieve onderzoeksteam omvatte ook wetenschappers van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), SR3 Sealife-reactie, Rehabilitatie en onderzoek en het Vancouver Aquarium.

"We zien vaak aanwijzingen voor luchtwegaandoeningen bij gestrande en overleden dieren, "Apprill voegt toe. "Tot nu toe, er is weinig bekend over het normale ademhalingsmicrobioom van gezonde walvissen."

Om een ​​monster te verzamelen, traditioneel gebruiken onderzoekers een kleine boot om de walvis te volgen. Eenmaal dichtbij genoeg, ze verzamelen een monster door een lange paal met een grote petrischaal aan het uiteinde vast te houden, zo dicht mogelijk bij het blaasgat. Het is een efficiënte aanpak, maar er is het potentieel om het gedrag en het stressniveau van de walvis te veranderen bij het naderen van de boot.

Het samenwerkende team wilde een minder ingrijpende manier om de nodige gegevens te verzamelen voor het beoordelen van de gezondheid van walvissen in het wild, dus wendden ze zich tot de lucht en wat hightech apparatuur - een op maat gemaakte, op afstand bestuurbaar, zes-rotor hexacopter.

Nadat ze begin 2015 hun eerste monster in Patagonië hadden verzameld, WHOI-bioloog Michael Moore, NOAA-onderzoeker John Durban en Holly Fearnbach van SR3 waren eind dat jaar herhaaldelijk succesvol in het gebruik van deze techniek om de slagen van bultruggen bij Cape Cod te proeven.

"We gebruikten de drone om luchtfoto's van de walvissen te maken, zodat we lichaamscondities konden beoordelen, " zegt Durban, een co-auteur van het papier. "Vanwege de stabiele vliegprestaties van onze hexacopter, we leerden al snel dat we betrouwbaar door een walvisslag konden vliegen zonder de dieren te storen."

Zodra de walvis zichtbaar is in het frame van de camera die op de bodem van de hexacopter is gemonteerd, luchtfoto's met hoge resolutie worden gemaakt voor latere analyse van lichaamscondities en algehele gezondheid.

Met behulp van de specifieke positioneringsrichtingen van Fearnbach, die worden geroepen in een snel tempo dat zou kunnen wedijveren met dat van een ervaren veilingmeester, Durban bestuurt de hexacopter enkele meters boven het blaasgat. Een deel van de slag landt op een gesteriliseerde petrischaal die aan de bovenkant van de drone is bevestigd.

"De walvissen lijken niet te weten dat het vliegtuig er is, " zegt Moor, een co-auteur van het papier. "We willen de gezondheid van walvissen bestuderen, maar hebben geen invloed op hun gedrag. De drone helpt ons daarbij."

Er werden blaasmonsters verzameld van twee verschillende bultrugpopulaties:17 van walvissen in kustwateren bij Cape Cod, ma. en negen van walvissen in de wateren rond Vancouver Island, Canada. Het team heeft vervolgens het genetische materiaal in de blaasmonsters gesequenced om te bepalen welke soorten micro-organismen in de luchtwegen van een walvis leven.

"We waren verrast om een ​​microbioom te vinden dat er heel anders uitzag dan zeewater, " zegt Apprill. "Dat is echt spannend omdat het aantoont dat we een duidelijk signaal krijgen van een microbioom dat van het dier komt."

Apprill en WHOI-laboratoriumcollega Carolyn Miller identificeerden 25 bacteriegroepen die aanwezig zijn in alle walvismonsters - een geconserveerd of "kern" microbioom.

"Dit suggereert sterk dat ongeacht waar het dier leeft, of zelfs hun leeftijd of geslacht, ze hebben een gedeeld blaasmicrobioom, ' zegt Apprill.

Binnen de kerngroep van 25 microbiële soorten, de onderzoekers vonden 20 sequenties vergelijkbaar met microben geassocieerd met andere zeezoogdieren. De meest gedeelde kenmerken werden gevonden in een microbioomdataset die afkomstig was van de blaasgaten van tuimelaars, wat ook de meest vergelijkbare dataset is die op dit moment beschikbaar is.

Volgende, de onderzoekers zullen monsters nemen van walvissen met een slechte lichaamsconditie, mogelijk indicatief voor ziekte, om microben die in hun slag worden gevonden te vergelijken met die van de gezonde walvissen. Ze willen ook de sequencing-inspanningen uitbreiden met virussen en schimmels, aangezien deze studie zich uitsluitend richtte op bacteriën en archaea, eencellige micro-organismen vergelijkbaar met bacteriën.

"Uit dit onderzoek we hebben een goed idee van wat een normale, gezond walvismicrobioom eruit ziet. Nu moeten we begrijpen hoe het microbioom van een ongezonde walvis eruit ziet, " zegt Apprill. "Deze vergelijking is van cruciaal belang voor gezondheidsmonitoring en ziektedetectie."

Het kan ook cruciaal blijken te zijn voor het voortbestaan ​​van deze bedreigde walvissen. Het afgelopen jaar was bijzonder moeilijk voor zowel bultruggen als Noord-Atlantische walvissen. In de afgelopen 19 maanden, minstens 53 bultruggen stierven langs de Atlantische kust, NOAA ertoe aanzetten om een ​​"ongewone mortaliteitsgebeurtenis" te verklaren.

Ook voor de Noord-Atlantische rechtse walvis is een ongewone sterfte vastgesteld. Sinds half april zijn ten minste 15 Noord-Atlantische rechtse walvissen gestorven in een populatie die nu minder is dan 450.

Meer dan de helft van de rechters sterft bij aanvaringen met schepen of door verstrikt te raken in vistuig. In aanvulling, klimaatverandering en een opwarmende oceaan kunnen de locatie van hun belangrijkste voedselbron verminderen en verschuiven - kleine schaaldieren die roeipootkreeftjes worden genoemd - waardoor sommige walvissen ondervoed en minder goed in staat zijn om zich voort te planten.

"Er zijn maar heel weinig manieren om bruikbare gegevens te verzamelen van levende grote walvissen op zee, " Voegt Moore toe. "Deze tool heeft het potentieel om ons perspectief op de gezondheid van grote walvissen te verbreden."