Τα δελφίνια, οι φάλαινες και άλλα κητώδη είναι ευαίσθητα σε πολλούς από τους ίδιους κινδύνους για την υγεία με τους ανθρώπους, όπως ο υδράργυρος, η βρεβοτοξίνη (π.χ. Κόκκινη Παλίρροια) και η λοβομυκητίαση. Χρησιμεύουν επίσης ως σημαντικά είδη φρουρών για την ανάδειξη ανησυχιών που σχετίζονται με το περιβάλλον και τη δημόσια υγεία. Ωστόσο, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αυτά τα υδρόβια θηλαστικά καταπολεμούν τα παθογόνα που προκαλούν ασθένειες, πώς προσαρμόζονται στις μεταβαλλόμενες παθογόνες απειλές και πώς ενεργοποιούνται οι ανοσολογικές τους αποκρίσεις υπήρξε πρόκληση.
Δύο πρόσφατες εργασίες από ερευνητές του Florida Atlantic University αποκαλύπτουν πώς τα κητώδη ανταγωνίζονται για την επιβίωση σε έναν εξελικτικό «αγώνα εξοπλισμών» με μεταβαλλόμενες κοινότητες παθογόνων. Καθώς οι παθογόνες απειλές και ο κίνδυνος μολυσματικών ασθενειών αλλάζουν, οι φάλαινες και τα δελφίνια πρέπει να προσαρμοστούν σε αυτές τις αλλαγές. Το ερώτημα σήμερα είναι μπορούν να προσαρμοστούν αρκετά γρήγορα;
Σε μια πρωτοποριακή μελέτη που δημοσιεύτηκε στο PLOS One, ερευνητές από το Ωκεανογραφικό Ινστιτούτο Harbor Branch της FAU διαπίστωσαν ότι τα κητώδη χρησιμοποιούν διάφορες στρατηγικές για επιτυχία σε αυτόν τον εξελικτικό αγώνα εξοπλισμών. Η ανοσολογική απόκριση στα σπονδυλωτά προκαλείται μέσω μιας σειράς ταχέως εξελισσόμενων γονιδίων που ονομάζονται το κύριο σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας ή MHC. Το MHC λειτουργεί ως ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης κατά των παθογόνων που όχι μόνο κρούει τον συναγερμό, αλλά επίσης ενεργοποιεί μια ένοπλη απόκριση. Για να γίνει αυτό, οι πρωτεΐνες MHC πρέπει να είναι σε θέση να διακρίνουν τον «φίλο» από τον «εχθρό» σε μοριακό επίπεδο. Παρόμοια με έναν μηχανισμό κλειδώματος και κλειδιού, το «κλείδωμα» του MHC ενός ατόμου πρέπει να μπορεί να συνδεθεί με το πεπτιδικό «κλειδί» ενός παθογόνου για να ξεκινήσει η αλληλουχία άμυνας.
Η ομάδα της FAU διαπίστωσε ότι αυτά τα κητώδη όχι μόνο διατηρούν τη γενετική ποικιλομορφία στους τύπους κλειδαριών, δηλαδή τη διαμόρφωση των θυλάκων σύνδεσης που βοηθούν στην ενεργοποίηση της ανοσολογικής απόκρισης, αλλά επιλέγουν επίσης την ποικιλομορφία στον τρόπο ρύθμισης την παραγωγή των πολλών κλειδαριών που χρειάζονται. Το MHC ρυθμίζεται για την πρόληψη της υπερβολικής δραστηριότητας, όπου το ανοσοποιητικό σύστημα μπορεί να επιτεθεί στα κύτταρα του ατόμου καθώς και πολύ μικρή δραστηριότητα, όπου το ανοσοποιητικό σύστημα δεν αντιδρά γρήγορα ή αρκετά έντονα σε μια πραγματική απειλή.
"Αυτή είναι η πρώτη προσπάθεια στους πληθυσμούς των κητωδών να χρησιμοποιήσουν τόσο τη διαμόρφωση MHC όσο και τη ρυθμιστική γενετική παραλλαγή ως πρώιμους δείκτες για την ευαισθησία σε ασθένειες", δήλωσε η Heidi J. T. Pagan, Ph. D., επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και επιστημονικός συνεργάτης στο FAU's Harbour Branch.
Ο Pagan και οι συνεργάτες του ήθελαν να αναπτύξουν ένα πιο ολοκληρωμένο σύστημα δεικτών MHC για κητώδη και να συνδυάσουν παραδοσιακές και επόμενης γενιάς μεθόδους προσδιορισμού αλληλουχίας για τον προσδιορισμό του γονότυπου. Εφάρμοσαν αυτό το σύστημα δεικτών για να διερευνήσουν τις εξελικτικές και δημογραφικές δυνάμεις που διαμορφώνουν την ποικιλότητα MHC των δελφινιών σε αντιπαραβαλλόμενους οικοτόπους εκβολών ποταμών και θαλάσσιων ενδιαιτημάτων.
Συνδυάζοντας αυτά τα γενετικά δεδομένα με μια ανοσοπρωτεωμική προσέγγιση που αναπτύχθηκε από την Colette T. Dooley, Ph. D., στο Torrey Pines Institute for Molecular Studies, οι ερευνητές έχουν τώρα μια πολύ πιο περιεκτική εικόνα για το πώς οι φάλαινες και τα δελφίνια συνεχίζουν να προσαρμόζονται στο τρέχον παθογόνο περιβάλλον τους.
Ο Dooley εφάρμοσε ανοσογενετικές και ανοσοπρωτεωμικές τεχνικές και μοντέλα συνδυαστικών βιβλιοθηκών για να καταλάβει ποιους τύπους πεπτιδίων («κλειδιά») το MHC που βρέθηκε στις εκβολές και τα παράκτια ρινοδέλφινα στη Φλόριντα ήταν ικανά να αναγνωρίσουν. Από εκεί, χρησιμοποίησε βιοπληροφορική για να προσδιορίσει ποιοι μικροοργανισμοί πιθανόν παράγουν αυτά τα μόρια υπογραφής.
"Για πρώτη φορά, έχουμε μια ξεκάθαρη ιδέα των παθογόνων που εμπλέκονται και τώρα έχουμε έναν οδικό χάρτη για τις ερευνητικές ομάδες που εργάζονται σε άλλα είδη, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, για να φτάσουν εκεί", είπε ο Dooley, ο οποίος δημοσίευσε αυτά τα ευρήματα με την ομάδα της FAU στο PLOS One τον Αύγουστο. «Αυτές οι γνώσεις θα μας επιτρέψουν να βελτιώσουμε τις προβλέψεις για την υγεία του πληθυσμού για αυτά τα κητώδη που εκτίθενται σε μια συγκεκριμένη απειλή ασθένειας."
Τα ρινοδέλφινα κατοικούν σε παράκτια ύδατα κατά μήκος της ακτής του Ατλαντικού της Φλόριντα, καθώς και σε μια σειρά από εκβολές ποταμών, κόλπους και λιμνοθάλασσες, συμπεριλαμβανομένου του Συστήματος Εκβολών του Ινδικού Ποταμού (IRL) μήκους 256 χιλιομέτρων. Έχει βρεθεί ότι οι παράκτιοι πληθυσμοί διαφέρουν δημογραφικά και γενετικά από αρκετούς από αυτούς τους πληθυσμούς που βρίσκονται σε μπάζα και λιμνοθάλασσα, αν και έχει επίσης τεκμηριωθεί κάποια ροή και μετακίνηση γονιδίων.
Η χημική μόλυνση, η υψηλή εισροή θρεπτικών ουσιών, η μειωμένη αλατότητα, η απώλεια ενδιαιτημάτων με θαλάσσιο γρασίδι και ο ευτροφισμός έχουν όλα κορυφωθεί σε κακή ποιότητα οικοτόπου στο σύστημα εκβολών του IRL. Η ανισότητα μεταξύ πληθυσμών και ακόμη και η ευαισθησία του ατόμου σε ασθένειες έχει τεκμηριωθεί για πολλά κητώδη και συχνά συνδέεται με συγκεντρώσεις ανοσοκατασταλτικών μολυσματικών ουσιών.
"Με αυτές τις ανακαλύψεις, έχουμε επιτέλους τα εργαλεία για να βοηθήσουμε τους διαχειριστές άγριας ζωής και τους επαγγελματίες υγείας να αξιολογήσουν τον κίνδυνο ασθένειας από την οπτική γωνία του τρόπου με τον οποίο τα μεμονωμένα ζώα είναι κατασκευασμένα ώστε να αναγνωρίζουν τα μόρια των μικροοργανισμών στο περιβάλλον και να ξεκινούν μια ανοσολογική απόκριση. " είπε ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Greg O'Corry-Crowe, Ph. D., ερευνητής καθηγητής στο Harbour Branch της FAU. "Τώρα πρέπει να φέρουμε αυτά τα εργαλεία απευθείας στο χωράφι και να τα εφαρμόσουμε σε άλλα είδη."
Το 2013, ένας ασυνήθιστος αριθμός ρινοδέλφινων του Ατλαντικού πέθανε κατά μήκος της ανατολικής ακτής της Φλόριντα μέχρι το Florida Keys. Ωστόσο, τα δελφίνια στον Κόλπο του Μεξικού δεν επηρεάστηκαν. Αυτό πρότεινε στους ερευνητές ότι πολλοί παράγοντες μπορεί να επηρεάσουν τη χωρική διακύμανση της μετάδοσης της νόσου και να επηρεάσουν γειτονικούς πληθυσμούς σε διάφορους βαθμούς.
"Αν και μάθαμε πολλά για την ποικιλία των ειδών των πληθυσμών σπονδυλωτών "κλειδαριών", γνωρίζαμε πολύ λίγα για την επιβεβαίωση των παθογόνων "κλειδιών" μέχρι τώρα", είπε ο O'Corry-Crowe.
"Αυτό το ζήτημα έχει γίνει ένα τεράστιο εμπόδιο στην εφαρμογή μελετών για την ποικιλομορφία MHC σε πραγματικές εκτιμήσεις των ικανοτήτων των άγριων πληθυσμών να αντιμετωπίζουν απειλές ασθενειών."
