Академия

Карельские биологи протестировали метод обнаружения гельминтов у рыб по наличию ДНК в пробах воды

Карельские биологи протестировали метод обнаружения гельминтов у рыб по наличию ДНК в пробах воды

Специалисты Института биологии КарНЦ РАН опробовали метод анализа ДНК окружающей среды (e-DNA) для обнаружения модельного паразита рыб в зоне влияния форелевых хозяйств.

Это особенно важно в связи с распространением рыбоводческих ферм, использующих практику перевозки посадочного материала (мальков) из одних водоемов в другие, что грозит появлением в озёрах новых паразитов. Сегодня, чтобы выявить зараженность, необходимо поймать и обследовать рыбу, причём для точного результата требуется как минимум 15 особей. Это может быть затруднительно в естественных условиях и затратно в садковых. Диагностическая система e-DNA позволяет обнаруживать присутствие паразитов непосредственно в пробах воды.

Специалисты лаборатории паразитологии животных и растений Института биологии КарНЦ РАН завершили исследование в рамках проекта «Паразитологический мониторинг пресноводных экосистем севера методом e-DNA» (№23-24-10073) при поддержке Российского научного фонда и Фонда венчурных инвестиций Республики Карелия. Учёные провели большой эксперимент по выявлению ДНК из проб воды, показывающий присутствие паразитов Gyrodactylus salaris.

Алексей Паршуков, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН, руководитель исследования

Гиродактилюс (Gyrodactylus salaris) — это плоские черви класса моногеней, длиной менее 2 мм. Они поражают кожу и жабры рыбы. G. salaris не опасен для человека, но его высокая численность сигнализирует об ослабленном организме рыбы, и вероятно, на ней присутствуют другие патогены: бактерии или грибы, вызывающие инфекцию. В таких условиях гиродактилюс активно размножается и становится причиной вторичного заболевания — гиродактилеза. Ввиду своей распространённости гиродактилюс был выбран модельным объектом для диагностики встречаемости паразита в акватории и определения чувствительности метода e-DNA.

Сегодня, чтобы обнаружить G. salaris, необходимо отобрать и исследовать биологический материал — кожу и жабры рыбы, причем для точного результата требуется порядка 15-20 особей. Однако в мировой практике существует метод определения заражённости рыбы по определению ДНК паразита в воде. В частности, он стал активно применяться в Норвегии, где G. salaris нанёс большой ущерб природным популяциям атлантического лосося. Метод требует специального оборудования, в том числе для особой фильтрации воды, пробоподготовки, выделения ДНК, проведения анализа методом ПЦР и дальнейшего секвенирования, а также подбора специфичных генетических маркеров.

Первая часть работы выполнялась в Карелии: учёные сезонно обследовали девять форелевых хозяйств на Онежском и Ладожском озёрах, в акватории бассейнов этих озёр и Белого моря. Рыбу исследовали традиционным способом, а также брали пробы воды для выделения средовой ДНК. Вторым этапом пробы отправляли на генетическое исследование в Москву, во Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО), где есть оборудование и технологии для проведения такого анализа. Затем результаты сравнивались.

«На основании изучения ДНК окружающей среды можно утверждать, что зона паразитарного влияния рыбоводного комплекса на акваторию имеет широкие границы и находится в пределах как самих садков с рыбой, так и на удалении от них в нескольких сотнях метров. Диагностическая система e-DNA позволяет достаточно точно обнаружить присутствие гельминтов рода Gyrodactylus в воде. Метод можно использовать для ветеринарного контроля в рыбоводческой отрасли», — резюмировал руководитель исследования старший научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН Алексей Паршуков.

Метод может быть использован и для экологического мониторинга естественных водоёмов.

«Подтверждение присутствия ряда организмов в воде позволит зафиксировать факт антропогенного влияния. Мы сможем сказать, что паразит не естественный, а связан с форелевыми хозяйствами в этой акватории, и тогда надо будет заниматься первоисточником: делать так, чтобы хозяйства контролировали эпизоотический статус и создавали условия для того, чтобы патоген не расселялся», — отметил главный научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН доктор биологических наук Евгений Иешко.

Полевые работы. Cтарший научный сотрудник ИБ КарНЦ РАН Алексей Паршуков и главный научный сотрудник ИБ КарНЦ РАН Евгений Иешко

Однако сразу взять систему e-DNA на вооружение в республике не получится: потребуется время и дополнительное оснащение приборной базы оборудованием и реактивами, чтобы завершить этапы всего цикла исследований, начиная от пробоподготовки и заканчивая биоинформационной обработкой данных.

В целом в ходе научного проекта были получены результаты, важные для фундаментальной науки и практического применения. Так, учёные обнаружили на рыбе новый для региона вид — Gyrodactylus teuchis. Это широко распространённый паразит диких и разводимых лососёвых рыб по всей Европе. Ранее в карельских хозяйствах он не регистрировался, а был известен только Gyrodactylus salaris, точнее его клон G. salaris RBT, поражающий садковую форель.

«Нахождение моногенеи G. teuchis на садковой радужной форели в онежской бассейновой системе, а также совместное обитание этих видов на одной особи хозяина отмечено впервые. Скорее всего, паразит распространился с посадочным материалом и уже широко расселился в водоёмах региона. Моногенеи G. teuchis не патогенны для разводимой форели и природных популяций молоди лосося, но факт распространения служит сигналом о недостаточном ветеринарном контроле за перевозным посадочным материалом», — констатировал Алексей Паршуков.

Находка позволила провести дополнительные исследования строения прикрепительных структур G. teuchis. Результаты этой работы опубликованы в научном журнале «Паразитология». В частности, учёные, подтвердили связь между температурой окружающей среды и размером крючьев, которыми паразиты цепляются за хозяина: летом они меньше, так как в теплых условиях моногенея ускоряет темпы эмбриогенеза и не успевает развить свое хитиноидное вооружение до полных размеров.

Источник: служба научных коммуникаций КарНЦ РАН.

Новости Российской академии наук в Telegram →