Приближаясь к массивному горбатому киту, стало больно осознавать, насколько маленькой надувная моторная лодка была на самом деле. Кит даже не вздрогнул, нырял и изгибался. А тем временем - у него специальным дротиком взяли образец кожи на анализ.
Этот образец был использован для определения того, к какой популяции принадлежит кит. Но в то же время, возник вопрос - можно ли с помощью того же образца и других подобных ему веществ рассказать нам что-то о самых мелких формах жизни - микроорганизмах, которые ассоциируются с китами и которые могут способствовать их здоровью.
Во многом то, как здоровье человека зависит от сложного сообщества микроорганизмов, называемых микробиомами, которые живут в нас и на нас, хочется узнать больше об идентичности и сложности микробиомов китов и их роли в здоровье китов и адаптации к океану. Являясь крупнейшими организмами в море, киты, возможно, в значительной степени обязаны своим успехом этим мельчайшим формам жизни. Микроорганизмы китов могут также служить полезными дозорными устройствами для измерения здоровья океанических экосистем, в которых обитают эти гигантские млекопитающие.
Есть ли у китов бактерии, живущие на их коже? В конце концов, киты живут в огромном микробном супе. Всего 20 капель (1 миллилитр) морской воды содержат около миллиона клеток и сотни тысяч различных микробных видов. В результате стало правдоподобным, что кожа китов может иметь защитные элементы, предотвращающие колонизацию вредными микробами, такие как противообрастающие краски на корпусе корабля, предотвращающие бактерии и другие организмы от замедления его прохождения через воду.
Для этого понадобились квалифицированные сотрудники, которые используют крест-бабочку дротик для получения образцов биопсии китовой кожи. Далее к эти образцам применили секвенирование ДНК и микроскопию, чтобы продемонстрировать, что горбатые киты действительно имеют бактерии, населяющие их кожу, и эти микробы отличаются от клеток, живущих в морской воде.
Еще более удивительным является то, что различные популяции горбатых китов из таких разнообразных мест обитания, как полярные и тропические районы, разделяют эти общие бактерии с некоторыми вариациями, связанными с временем года или конкретным местом обитания в пределах региона. На коже горбатых детенышей, взятой всего через несколько дней или недель после рождения, также обнаружены те же бактерии, что и у взрослых особей. Эти данные позволяют предположить, что у китов может быть определенное селективное преимущество в содержании этих клеток и передаче их потомству - вероятно, во время рождения или во время кормления грудью.
Бактерии, колонизирующие кожу китов, часто бывают в двух формах, прикрепленных к поверхности кожи. Один тип бактерий образует цепи, удлиняющиеся вдоль поверхности. Другой тип - тонкие бактерии, скользящие по поверхности кита. Пока неясно, почему у китов эти бактерии живут на коже, но они могут принести пользу хозяевам, возможно, предотвращая колонизацию патогенных организмов или более крупных паразитирующих организмов, таких как ракушки.
Затем к эксперименту присоединились ученые для изучения бактерий, обитающих в легких горбатых китов. Самым сложным было отбирать пробы бактерий из легких кита; это было нелегко. Использовали воздушные беспилотники для сбора дыхания или "удара" китов. Опытные пилоты дронов смоги расположить беспилотный аппарат над дыхательной трубкой кита и поймать брызги.
Затем провели секвенирование ДНК бактерий в пробах дыхания и обнаружили те же виды бактерий, которые присутствуют в дыхательных путях горбатых китов, живущих в Атлантике, и тех популяций, которые обитают в Тихом океане. Двадцать из этих видов бактерий тесно связаны с бактериями, обнаруженными в дыхательных отверстиях и пастбищах других морских млекопитающих - в основном, дельфинов. Это говорит о том, что у этих бактерий есть общее прошлое, аналогичное общей эволюционной истории их хозяев.
Изучая относительно здоровых горбатых китов, теперь имеем базовый дыхательный микробиом, который можно сравнить с китами сомнительного состояния здоровья. В целом нужно стремится к разработке дыхательного микробиома в качестве инструмента оценки здоровья китов. Чтобы распространить применение этого инструмента на большее количество видов, чем просто горбатые киты, анализируем собранное дыхание от других видов китов. Кроме того, исследования других групп расширяют понимание дыхательных микробиомов китов.
За время этих исследований оценка китового микробиома выросла из простого любопытства в необходимую и важную область исследований. До сих пор так много ученых не знают о том, как микробы взаимодействуют с китами и вносят вклад в их здоровье. Быстрые темпы роста и широкое разнообразие микроорганизмов позволяют предположить, что микробы могут быть чувствительными индикаторами изменений - как у китов, так и в их среде обитания. Поскольку изменение климата продолжает оказывать воздействие на океан, достижение более широкого понимания микробиомов китов имеет важнейшее значение для понимания здоровья китов и более эффективного управления видами, популяциями и экосистемами.