Muscheln und die Bedrohung durch übertragbaren Krebs
Übertragbarer Krebs breitet sich unter Muschelpopulationen an den Küsten aus.
Sydney A. Weinandt, Zachary J. Child, Dorothy Lartey, Angel Santos, Holden Maxfield, Jordana K. Sevigny, Fiona E. S. Garrett, Peter D. Smith, Rachael M. Giersch, Samuel F. M. Hart, Franchesca Perez, Lucas Rabins, Samuel Kaiser, Anna Boyar, Jan Newton, Jesse Kerr, James L. Dimond, Michael J. Metzger
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Inhaltsverzeichnis
In der Welt des Meereslebens können Muscheln manchmal von etwas Ungewöhnlichem betroffen sein, das die meisten Leute nicht erwarten würden: Krebs. Aber das ist nicht irgendein Krebs; es ist eine übertragbare Art, die von einer Muschel zur anderen hüpfen kann. Ja, du hast richtig gelesen! Statt nur ein Problem für die individuelle Muschel zu sein, kann es sich potenziell auf andere ausbreiten. Das wirft Fragen auf, wie solche Krankheiten in der Natur zirkulieren, wie sie Muschelpopulationen beeinflussen und was das für unsere Küstenökosysteme bedeuten könnte.
Was ist übertragbarer Krebs?
Übertragbarer Krebs ist ein seltenes Phänomen, bei dem Krebszellen von einem einzelnen Organismus auf einen anderen übertragen werden können, was effektiv den neuen Wirt 'infiziert'. Dies wurde bei einigen Tierarten festgestellt, mit bemerkenswerten Beispielen wie einem Krebs, der Hunde betrifft, und einem anderen, der Tasmanische Teufel befällt. In beiden Fällen breiten sich die Krebszellen durch direkten Kontakt zwischen den Individuen aus, ähnlich wie eine ansteckende Krankheit.
Aber wie sieht's mit Muscheln aus? Nun, Forscher haben einen ähnlichen übertragbaren Krebs bei Schalenmuscheln identifiziert, bekannt als Bivalve Transmissible Neoplasia (BTN). Dieser Krebs ist dadurch charakterisiert, dass Krebszellen im blutähnlichen Flüssigkeit der Muscheln zirkulieren, die als Hämolymphe bezeichnet wird, und er kann sich durch Wasser verbreiten. Wenn du dir also einen geheimen Club von Muscheln vorstellst, die ihre Krebszellen wie Klatsch teilen, bist du gar nicht so weit weg!
Die Hintergrundgeschichte
Die Geschichte des übertragbaren Krebses bei Muscheln begann in den 1970er Jahren, als leukemia-ähnliche Symptome bei Schalenmuscheln an der Ostküste Nordamerikas gemeldet wurden. Einige Jahrzehnte später begannen Forscher, Muster hoher Prävalenz und schwerer Populationseinbussen in einigen Gebieten aufgrund dieses Zustands zu bemerken. Zum Beispiel zeigten die Populationen in Neuengland alarmierende Raten von bis zu 90% betroffenen Muscheln aufgrund dieser heimtückischen Krankheit.
Interessanterweise wurde die spezifische Linie dieses Krebses identifiziert, was zeigt, dass er wahrscheinlich von einer einzigen Quelle stammt. Die Muscheln von der Ostküste hatten eine ausgeprägte genetische Signatur, als die Forscher die Krebszellen analysierten, was andeutet, dass die Krankheit einen engen Familienbaum hatte, ähnlich wie bei einem missratenen Familientreffen!
Eine Entdeckung an der Westküste
Als Wissenschaftler ihren Blick auf die Westküste richteten, erwarteten sie, eine gesunde Population von Schalenmuscheln zu finden. Überraschung! Sie entdeckten, dass Muscheln im Bundesstaat Washington, insbesondere rund um Triangle Cove, auch von BTN betroffen waren. Wer hat diese Krankheit zur Westküsten-Party eingeladen? Es stellt sich heraus, dass die Krebszellen echt gut darin sind, im Wasser mitzufahren oder sich möglicherweise an Muscheln festzusetzen, die durch menschliche Aktivitäten bewegt wurden.
Da Muscheln schnell zu den Stars dieser gruseligen Geschichte werden, machten sich die Forscher daran, das Ausmass der Ausbreitung zu verstehen und ob diese neue Population von Muscheln unter derselben Linie von BTN litt, die an der Ostküste Verwüstung anrichtete.
Die Bedeutung von Umwelt-DNA
Um diesen Krebsausbruch aufzuspüren, wandten sich die Forscher einer cleveren Technik zu, die als Umwelt-DNA (EDNA) Analyse bekannt ist. eDNA ermöglicht es Wissenschaftlern, eine Wasserprobe zu nehmen, sie zu filtern und die DNA zu analysieren, die herumschwirrt, die von verschiedenen Organismen – einschliesslich Krebszellen – stammen könnte. Diese Methode wird immer beliebter, um das Meeresleben zu studieren und Krankheitserreger in aquatischen Umgebungen zu verfolgen.
Stell dir vor, du kannst spionieren, was unter den Wellen passiert, ohne eintauchen zu müssen! Es ist wie die Muschelversion einer Reality-Show, bei der die Umwelt Hinweise darauf gibt, was unter der Oberfläche vor sich geht. Ausserdem erspart es den Wissenschaftlern, jede Muschel einzeln zu fangen, um sie zu testen.
Methodik: So haben sie es gemacht
Zuerst sammelten die Forscher Schalenmuscheln aus mehreren Orten im Puget Sound und entnahmen Proben ihrer Hämolymphe. Dann schauten sie sich diese Proben unter einem Mikroskop an, um nach den schleichenden Krebszellen zu suchen. Wenn sie Beweise für die Krankheit fanden, führten sie weitere Analysen durch, um ihre Anwesenheit zu bestätigen.
Währenddessen sammelten sie auch Meerwasserproben aus verschiedenen Standorten, um nach eDNA zu suchen. Dabei filterten sie das Meerwasser, um eventuelle Spuren von Muschel-DNA oder Krebs-DNA aufzufangen, die herumschwirrten. Mit Technologien wie qPCR (also quantitativer Polymerase-Kettenreaktion) testeten sie die Proben, um zu sehen, wie viele Krebszellen in der Umgebung lauerten.
Wichtige Erkenntnisse
Nach der Analyse der Hämolymphe und eDNA machten die Forscher mehrere wichtige Entdeckungen:
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Die unerwartete Anwesenheit von BTN: Muscheln aus Triangle Cove und umliegenden Gebieten hatten tatsächlich übertragbaren Krebs! Das war überraschend, da man dachte, die Muscheln an der Westküste wären von dieser Krankheit unberührt.
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Hohe Prävalenzraten: Die Forscher dokumentierten zunehmende Raten von BTN bei Muscheln aus verschiedenen Standorten im Laufe der Zeit, was auf eine wachsende Besorgnis über lokale Muschelpopulationen hinweist.
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Genetischer Zusammenhang festgestellt: Der Krebs, der bei diesen Muscheln an der Westküste gefunden wurde, war eng verwandt mit der Variante an der Ostküste, was auf eine Übertragung von Osten nach Westen hindeutet, wahrscheinlich durch menschliche Aktivitäten oder Wasseraustausch.
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Beweise für Umweltverbreitung: eDNA-Proben zeigten, dass Krebszellen bis zu zwei Kilometer von dem Ort entfernt nachgewiesen werden konnten, an dem der Krebs erstmals identifiziert wurde, was auf einen breiteren Umwelteinfluss hinweist.
Auswirkungen auf Muschelpopulationen
Die Entdeckung von übertragbarem Krebs bei Muscheln im Puget Sound wirft mehrere Fragen auf. Könnte das zu einer neuen Welle von Populationseinbussen führen, ähnlich denen, die an der Ostküste zu beobachten waren? Wenn ja, was kann getan werden, um die Ausbreitung zu verringern? Die Forscher betonen, dass mit der zunehmenden Infektion der Muscheln die Wahrscheinlichkeit schwerer Populationseinbussen steigt. Allerdings hat die Natur ihre Wege, und mit der Zeit könnte sich die Muschelpopulation anpassen, was möglicherweise zu einer widerstandsfähigeren Muschelart führt.
Muscheln könnten die Superhelden des Meeres sein, die Krebsgeneration für Generation bekämpfen, aber zuerst müssen sie diese Krise überstehen. Es ist wie der ultimative Kampf der Muscheln gegen ihre eigenen Zellen!
Zukünftige Forschungsrichtungen
Jetzt, wo die Forscher BTN an der Westküste entdeckt haben, besteht die Notwendigkeit für eine fortlaufende Überwachung, um die Ausbreitung und Auswirkungen der Krankheit zu verfolgen. Sie werden wahrscheinlich weiterhin eDNA-Techniken nutzen, die sich als effektiv erwiesen haben, um ein klareres Bild davon zu bekommen, wie sich die Situation entwickelt. Das ultimative Ziel wäre, Strategien zu entwickeln, um Muschelpopulationen vor dieser invasiven Krankheit zu schützen.
Wissenschaftler sind auch daran interessiert, die Übertragungsmechanismen besser zu verstehen. Geht es rein durch das Wasser, oder könnten andere Faktoren eine Rolle spielen, wie die Bewegung von infizierten Muscheln? Weitere Forschungen sind nötig, um die Einzelheiten dieses Unterwasserdramas zu entwirren.
Fazit
Übertragbarer Krebs bei Muscheln mag wie eine seltsame Wendung in einer marinen Seifenoper klingen, aber es ist ein echtes Problem, das die Gesundheit der Muschelpopulationen in unseren Ozeanen beeinflusst. Mit der Fähigkeit, sich durch Wasser und über Distanzen auszubreiten, stellt BTN eine erhebliche Bedrohung für Schalenmuscheln sowohl an der Ost- als auch an der Westküste dar.
Während die Forscher dieses Phänomen weiter untersuchen, können wir erwarten, mehr darüber zu lernen, wie man diese Herausforderung bewältigt. Ob durch fortschrittliche Überwachungstechniken oder mögliche Interventionen, der Kampf gegen diesen übertragbaren Krebs wird entscheidend für die Zukunft der Muscheln sein.
Das nächste Mal, wenn du am Strand bist, denk daran, dass nicht nur Sonnenanbeter die Küste geniessen – es könnte eine ernsthafte Gesundheitskrise in der Muschelgemeinschaft unter den Wellen stattfinden. Lass uns auf die Muscheln achten und sie anfeuern, während sie sich dieser aussergewöhnlichen Herausforderung stellen!
Titel: Identification of an Outbreak of Bivalve Transmissible Neoplasia in Soft-Shell Clams (Mya arenaria) in the Puget Sound Using Hemolymph and eDNA Surveys
Zusammenfassung: Bivalve transmissible neoplasia (BTN) is one of three known types of naturally transmissible cancer-- cancers in which the whole cancer cells move from individual to individual, spreading through natural populations. BTN is a lethal leukemia-like cancer that has been observed throughout soft-shell clam (Mya arenaria) populations on the east coast of North America, with two distinct sublineages circulating at low enzootic levels in New England, USA, and Prince Edward Island, Canada. Major cancer outbreaks likely due to Mya arenaria BTN (MarBTN) were reported in 1980s and the 2000s and the disease has been observed since the 1970s, but it has not been observed in populations of this clam species on the US west coast. In 2022, we collected soft-shell clams from several sites in Puget Sound, Washington, USA, and unexpectedly found high prevalence of BTN in two sites (Triangle Cove on Camano Island and near Stanwood in South Skagit Bay). Prevalence of BTN increased in subsequent years, reaching >75% in both sites in 2024, while it was not observed in other sites, suggesting the early stages of a severe disease outbreak following recent introduction. We observed that these cancer cells contain several somatic transposing insertion sites found only in the USA-sublineage of MarBTN, showing that it likely was recently transplanted from New England to this location. We then developed a sensitive environmental DNA (eDNA) assay, using qPCR to target somatic mutations in the MarBTN mitogenome, and showed that MarBTN can be detected in seawater at Triangle Cove, as well as several kilometers outside of the cove. We then used this assay to survey 50 sites throughout Puget Sound, confirming that the disease can be detected at high levels at Triangle Cove and South Skagit Bay, and showing that it extends beyond these known sites. However, while normal soft-shell clam mtDNA was widely detected, MarBTN was undetectable throughout most of Puget Sound and currently remains limited to the South Skagit Bay area and north Port Susan. These results identify a previously unknown severe outbreak of a transmissible cancer due to long-distance transplantation of disease from another ocean, and they demonstrate the utility of eDNA methods to track the spread of BTN through the environment.
Autoren: Sydney A. Weinandt, Zachary J. Child, Dorothy Lartey, Angel Santos, Holden Maxfield, Jordana K. Sevigny, Fiona E. S. Garrett, Peter D. Smith, Rachael M. Giersch, Samuel F. M. Hart, Franchesca Perez, Lucas Rabins, Samuel Kaiser, Anna Boyar, Jan Newton, Jesse Kerr, James L. Dimond, Michael J. Metzger
Letzte Aktualisierung: 2024-12-07 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.03.626659
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.03.626659.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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