Antarctische vissen zijn geëvolueerd om te overleven - en te gedijen - onder ondraaglijke omstandigheden. Ze verdienen hun brood bij de vriestemperaturen van de met ijs gevulde Zuidelijke Oceaan, en ze voorkomen dat hun lichaam bevriest door een antivries-eiwit in hun bloed te produceren.

Maar nu worden Antarctische vissen geconfronteerd met een nieuwe bedreiging:een nieuwe ziekte waarbij grote huidtumoren betrokken zijn.

Northeastern's H. William Detrich, emeritus hoogleraar biochemie en mariene biologie, en zijn Antarctische veldonderzoeksteam uit 2018, ontdekten een nieuwe ziekte die een aanzienlijk aantal vissen van twee verschillende soorten trof, gerapporteerd in een paper gepubliceerd in het tijdschrift iScience . De verantwoordelijke ziekteverwekker was voorheen onbekend bij de wetenschap.

"Dit kan een vroeg waarschuwingssignaal zijn voor de impact van de opwarming van de oceanen", zegt Detrich, een auteur van de krant. Omdat poolgebieden, zowel op zee als op het land, sneller opwarmen dan gematigde zones, dienen ze als klokkenluiders voor de effecten van klimaatverandering, zegt hij.

Als, zoals de wetenschappers vermoeden, de stress van klimaatverandering de oorzaak is van deze nieuwe ziekte-uitbraak:"Dit is een potentieel voorbeeld van wat we zouden kunnen verwachten in meer gematigde breedtegraden", zegt Detrich. "Deze ontdekking maakt het des te belangrijker dat mensen zich bewust zijn van het potentieel voor door klimaatstress gemedieerde ziekten" op Antarctica en daarbuiten.

De wetenschappers ontdekten de uitbraak van de ziekte in 2018 tijdens een onderzoekscruise langs het West-Antarctisch Schiereiland, geleid door Dr. Thomas Desvignes van de Universiteit van Oregon, hoofdauteur van de studie en een lid van Detrichs veldonderzoeksteam. (Detrich vroeg Desvignes om de functie van leider van het veldonderzoeksteam over te nemen nadat Detrich door een eerder ongeval op zee buiten werking was gesteld.) Als Desvignes, vergezeld door John Postlethwait, ook van de Universiteit van Oregon en senior auteur van de studie , en het team op een nacht honderden vissen ving in Andvord Bay, merkten ze al snel dat velen van hen tumoren hadden.

"Af en toe zie je een vis die abnormaal lijkt, kanker of een andere ziekte lijkt te hebben, maar het is heel, heel zeldzaam", zegt Detrich, die sinds 1983 veldwerk doet op het Westelijk Antarctisch Schiereiland en veel onderzoek heeft geleid. expedities in de omgeving.

Het team verzamelde zowel gezonde vissen als vissen met tumoren om later te analyseren. Met behulp van monsters die werden teruggestuurd naar de VS, met de hulp van viroloog Arvind Varsani van de Arizona State University, voerde Desvignes eerst een metagenomisch onderzoek uit om te bepalen of een virus de tumoren veroorzaakte. Er werd geen gedetecteerd. In plaats daarvan ontdekten ze dat een microbiële parasiet de boosdoener was.

De parasiet in kwestie wordt een "X-cel" genoemd, waarvan bekend is dat hij andere vissen infecteert en tumoren veroorzaakt zoals de wetenschappers die op de huid van de twee Antarctische vissoorten hebben gevonden, zegt Detrich. Maar het DNA van deze specifieke X-celparasiet, een eencellige eukaryoot, onthulde dat het een voorheen onontdekte soort is.

"Het is het eerste voorbeeld dat we ooit hebben gezien van een grote ziekte-uitbraak onder [Antarctische] vissen", zegt Detrich. "Eigenlijk heeft niemand dit ooit gezien. Nu is de vraag natuurlijk, waarom?"

De werkhypothese van het team is dat de opwarming in de Zuidelijke Oceaan de dieren fysiologische stress geeft, en dit zou de weerstand van de vissen tegen infectie door de parasieten kunnen verminderen, zegt hij. Het is ook mogelijk dat de veranderende omgevingsomstandigheden in de Zuidelijke Oceaan inwerken op de parasieten om hun verspreiding of besmettelijkheid te verbeteren.

"Je kunt andere hypothesen bedenken", zegt Detrich. Misschien heeft iemand een kankerverwekkende stof of ander gif gedumpt in de baai waar deze met tumoren doorzeefde vissen werden gevonden, hoewel dit uiterst onwaarschijnlijk is gezien de isolatie van de locatie. Het kan ook zijn dat de parasieten een lange levenscyclus hebben en zich vele jaren na elkaar in ziekte-uitbraken manifesteren. Klimaatverandering lijkt eerder de meest waarschijnlijke trigger, zegt Detrich.

De volgende stap om het verband tussen warmere wateren en ziekte vast te stellen of te ontkrachten, zou volgens Detrich zijn om laboratoriumexperimenten op de vissen uit te voeren met infectie met X-cellen bij verschillende temperaturen.

Mocht er een causaal verband worden vastgesteld, zegt hij:"Dit is een voorproefje van wat er gaat komen uit een gebied dat sterk onderbelicht is en wijst op de potentiële schade over de hele planeet door ziekten die worden bevorderd door klimaatverandering."