Wissenschaftler des Smithsonian’s National Museum of Natural History haben herausgefunden, dass ein bakterielles Probiotikum dazu beiträgt, die Ausbreitung der Steinkorallen-Gewebeverlustkrankheit (SCTLD) bei bereits infizierten Wildkorallen in Florida zu verlangsamen. Die Ergebnisse, die heute in der Zeitschrift Frontiers in Marine Science veröffentlicht wurden, zeigen, dass die Anwendung des Probiotikums auf ganze Korallenkolonien den Gewebeverlust verhindern konnte.
Die neue Behandlung stellt eine Alternative zu Antibiotika dar, die nur einen vorübergehenden Schutz bieten und zudem das Risiko bergen, resistente Stämme von SCTLD zu entwickeln.
„Das Ziel des Einsatzes von Probiotika ist es, die Korallen dazu zu bringen, dieses nützliche Bakterium aufzunehmen und es in ihr natürliches Mikrobiom zu integrieren“, sagte Valerie Paul, die leitende Wissenschaftlerin der Smithsonian Marine Station in Fort Pierce, Florida, die die neue Studie mit geleitet hat. „Die Probiotika bieten dann einen dauerhafteren Schutz.“
SCTLD trat 2014 in Florida auf und hat sich rasch in der Karibik ausgebreitet. Im Gegensatz zu anderen Krankheitserregern, die in der Regel nur bestimmte Arten befallen, befällt SCTLD mehr als 30 verschiedene Arten von Steinkorallen, darunter blockförmige Hirnkorallen und gliedmaßenartige Säulenkorallen. Wenn sich die Krankheit ausbreitet, löst sich das weiche Gewebe der Korallen ab und hinterlässt weiße Flecken mit freigelegtem Skelett. In wenigen Wochen bis Monaten kann die Krankheit eine ganze Korallenkolonie zerstören;
Die Forscher haben die genaue Ursache von SCTLD noch nicht ermittelt. Der Erreger scheint jedoch mit schädlichen Bakterien in Verbindung zu stehen. Bislang besteht die gängigste Behandlung von SCTLD darin, erkrankte Korallen mit einer Paste zu behandeln, die das Antibiotikum Amoxicillin enthält.
Aber Antibiotika sind bei weitem kein Allheilmittel. Zwar kann der Amoxicillin-Balsam die Ausbreitung von SCTLD vorübergehend eindämmen, doch muss er häufig erneut auf die Läsionen der Korallen aufgetragen werden. Das kostet nicht nur Zeit und Ressourcen, sondern erhöht auch die Wahrscheinlichkeit, dass die Mikroben, die SCTLD verursachen, eine Resistenz gegen Amoxicillin und ähnliche Antibiotika entwickeln.
„Antibiotika verhindern zukünftige Ausbrüche nicht“, sagte Paul. „Die Krankheit kann schnell wieder ausbrechen, sogar in denselben Korallenkolonien, die behandelt wurden.
Um eine länger anhaltende Alternative zu finden, haben Paul und ihre Kollegen mehr als sechs Jahre lang untersucht, ob nützliche Mikroorganismen, so genannte Probiotika, den Erreger bekämpfen könnten. Wie der Mensch beherbergen auch Korallen Gemeinschaften, die als Mikrobiome bekannt sind und in denen es von Bakterien nur so wimmelt. Einige dieser winzigen Organismen, die sowohl im Korallengewebe als auch in dem klebrigen, schützenden Schleim zu finden sind, den die Korallen absondern, produzieren Antioxidantien und Vitamine, um ihre Wirte gesund zu halten.
Das Team untersuchte zunächst das Mikrobiom von Korallen, die für SCTLD unempfindlich sind. Ziel war es, Probiotika aus diesen krankheitsresistenten Arten zu gewinnen und sie zur Stärkung des Mikrobioms anfälliger Korallen einzusetzen.
Die Wissenschaftler testeten mehr als 200 Bakterienstämme aus krankheitsresistenten Korallen. Im Jahr 2023 veröffentlichten sie eine Studie über das Probiotikum Pseudoalteromonas sp. McH1-7 aus der Großen Sternkoralle (Montastraea cavernosa), das mehrere verschiedene antibakterielle Verbindungen produziert. Dieser umfassende antibakterielle Werkzeugkasten machte McH1-7 zu einem idealen Kandidaten für die Bekämpfung eines vielseitigen Erregers wie SCTLD.
Paul und ihre Kollegen testeten McH1-7 zunächst im Labor an lebenden Stücken von M. cavernosa. Sie stellten fest, dass das Probiotikum die Ausbreitung von SCTLD zuverlässig verhinderte. Das Team wollte McH1-7 jedoch unbedingt an Korallen in freier Wildbahn testen;
Im Jahr 2020 führte das Team Feldversuche an einem flachen Riff in der Nähe von Fort Lauderdale durch. Sie konzentrierten sich auf 40 M. cavernosa Kolonien, die Anzeichen von SCTLD aufwiesen. Einige der Korallen erhielten eine Paste mit McH1-7, die direkt auf die Krankheitsläsionen aufgetragen wurde. Andere Korallen wurden mit einer McH1-7-haltigen Lösung aus Meerwasser behandelt. Das Team bedeckte die mit der Lösung behandelten Kolonien mit beschwerten Plastikbeuteln und verabreichte die Probiotika innerhalb des Beutels, um die gesamte Kolonie zu bedecken.
„So entstand ein kleines Mini-Aquarium, das die Probiotika um jede Korallenkolonie herum hielt“, sagte Paul.
Das Team überwachte die Korallenkolonien zweieinhalb Jahre lang und entnahm mehrere Runden von Gewebe- und Schleimproben, um zu messen, wie sich das Mikrobiom der Korallen im Laufe der Zeit veränderte. Sie entdeckten, dass das Probiotikum McH1-7 die Ausbreitung von SCTLD erfolgreich verlangsamte, wenn es der gesamten Kolonie durch die Beutel- und Lösungsmethode verabreicht wurde. Die Proben zeigten, dass das Probiotikum wirksam war, ohne die natürlichen Mikroben der Korallen zu dominieren. Im Gegensatz dazu verloren die mit der probiotischen Paste behandelten Korallen mehr Gewebe als die unbehandelten Kontrollkorallen. Dies zeigte, dass das direkte Auftragen des Probiotikums auf die Läsionen die am wenigsten wirksame Methode zur Bekämpfung von SCTLD war.
Während das Probiotikum in den nördlichen Riffen Floridas eine wirksame Behandlung für SCTLD zu sein scheint, sind weitere Arbeiten erforderlich, um die Behandlung für andere Regionen zu kalibrieren. Paul und ihre Kollegen haben zum Beispiel ähnliche Tests an Riffen in den Florida Keys durchgeführt. Die vorläufigen Ergebnisse sind gemischt, was wahrscheinlich auf regionale Unterschiede bei der Krankheit selbst zurückzuführen ist.
Im Jahr 2023 veröffentlichten Smithsonian Wissenschaftler und ihre Mitarbeiter eine Studie über das Probiotikum Pseudoalteromonas sp McH1 7 aus M cavernosa das mehrere verschiedene antibakterielle Verbindungen produziert Dieser umfassende antibakterielle Werkzeugkasten machte McH1 7 zu einem idealen Kandidaten für die Bekämpfung eines vielseitigen Krankheitserregers wie SCTLD Das Forscherteam testete McH1 7 zunächst im Labor an lebenden Stücken von M cavernosa Sie stellten fest dass das Probiotikum die Ausbreitung von SCTLD zuverlässig verhinderte Das Team wollte McH1 7 jedoch auch an Korallen in freier Wildbahn testen
Diese große Sternkorallenkolonie wurde markiert mit dem probiotischen Stamm McH1 7 behandelt und 25 Jahre lang auf das Fortschreiten des Gewebeverlusts überwacht Dies ist Teil einer neu veröffentlichten Studie die zeigt dass das bakterielle Probiotikum dazu beiträgt die Ausbreitung von SCTLD bei bereits infizierten Wildkorallen in Florida zu verlangsamen Die Ergebnisse die heute in der Fachzeitschrift Frontiers in Marine Science veröffentlicht wurden zeigen dass die Anwendung der probiotischen Behandlung auf ganze Korallenkolonien dazu beitrug den Gewebeverlust zu verhindern
Credits
Kelly Pitts Smithsonian
DOI .
