Без срока давности: как была решена загадка гибели белоголовых орланов

Без срока давности: как была решена загадка гибели белоголовых орланов

Смертельные случаи начали фиксироваться в 1994 году у водохранилища Дегрей в Арканзасе вскоре после прилета птиц на зимовку. Два года спустя ситуация повторилась, но на этот раз пострадал ещё один вид – лысухи, которыми питались символы американской мощи. Ученые, проводившие вскрытия погибших пернатых, не обнаруживали ничего подозрительного. Создавалось впечатление, что это трупы здоровых птиц. Единственной зацепкой стала необычная «губчатость» белого вещества мозга. Находящиеся здесь аксоны, отвечающие за передачу сигналов между нейронами, выглядели слишком «раздутыми», а их миелиновая оболочка была испещрена микроскопическими пузырьками, заполненными жидкостью.

Ученые сразу исключили возможность того, что причиной этой трансформации были вирусы или прионы (аномально свернувшиеся белки). К 1998 году они объясняли гибель орланов и лысух заболеванием мозга, получившим название «вакуолярная миелинопатия птиц» (AVM). Ранее ничего подобного среди пернатых не фиксировалось, однако симптоматика была похожа на ту, которая возникала у млекопитающих в результате воздействия определенных нейротоксинов. В частности, крысиного яда брометалина. Это вещество блокирует выработку митохондриями аденозинтрифосфата (АТФ). Нейроны используют значительные объемы последнего в своей работе, лишившись же АТФ, они буквально разваливаются на части. Проблема заключалась в том, что химический анализ не показал присутствия брометалина или любого другого токсина.

«Болезнь», тем временем, начала распространяться по всему юго-востоку США. За восемь зим она истребила не менее сотни белоголовых орланов и тысячи лысух. Кроме того, тревожные симптомы наблюдались у нескольких других видов пернатых. Появлялось все больше свидетельств того, что причиной происходящего был природный токсин, а не химический агент, попавший в окружающую среду вследствие необузданной человеческой деятельности. Однако идентифицировать отраву не удавалось в течение многих лет. Первый прорыв в «расследовании» произошел в 2005 году. Исследователи установили, что источником токсина были искусственные водоемы, в которых произрастал инвазивный сорняк, приютивший на себе цианобактерии определенного вида.

Гидрилла
Гидрилла

Упомянутое растение называется гидрилла, и оно весьма распространено на юго-востоке США. Ученым удалось обнаружить, что в некоторых водоемах оно свободно от цианобактерий, и в этом виде не вредит пернатым. В общем, все улики указывали на микробов. Вид, найденный на гидрилле, не был ранее известен науке, однако его родственники печально знамениты тем, что производят мощные токсины, в том числе влияющие на мозг. Возможно, вы слышали о сине-зеленых водорослях, ядовитое цветение которых приводит к закрытию пляжей для жаждущих солнечных ванн Homo sapiens. Это они.

Как бы то ни было, ученые предположили, что обнаруженный вид цианобактерий вырабатывает токсин, имеющий свойство накапливаться по мере продвижения вверх по пищевой цепочке. Что-то похожее происходит с другими ядами, например, ртутью и ДДТ – пестицидом, известным в том числе тем, что он истончает скорлупу птичьих яиц. Упрощенно этот процесс можно описать на примере наших героев – белоголовых орланов. Они охотятся на лысух, которые, в свою очередь, едят гидриллу. Ослабевшие водоплавающие являются легкой добычей, поэтому наибольшая доза яда накапливается на верхушке этой пищевой цепочки. Было обнаружено также, что воздействию токсина подвергаются и другие обитатели местных водоемов – улитки, головастики, рыбы и черепахи.

Однако когда ученые выращивали цианобактерии в лабораторных условиях, те никакого токсина не производили. Поэтому, несмотря на множество косвенных улик, прямых доказательств против микробов не существовало. Ни о какой халатности, как выяснилось, не могло быть и речи. Яд генерируется бактериями в чрезвычайно малом количестве, и для этого им необходим «секретный» ингредиент. Все окончательно стало на свои места, когда ученые привлекли к работе оригинальный научный инструмент – «МАЛДИ масс-спектрометрию». Чтобы не вдаваться в не требующиеся логикой повествования детали, скажем, что он использует лазер, который испаряет молекулы с поверхности объектов.

В данном конкретном случае объектом изучения стали собранные в дикой природе гидриллы, покрытые цианобактериями. В результате анализа исследователи обнаружили молекулы, имевшие пять атомов брома, который, как нетрудно догадаться, входит в состав крысиного яда брометалина. Надо знать, что внутри живых существ этот химический элемент, мягко говоря, распространен не слишком сильно. И это определенно не тот ингредиент, который привычно добавляют в питательную среду при выращивании цианобактерий. Как бы то ни было, микробы, подкормленные небольшим количеством бромида калия, стали производить химическое соединение, которое впоследствии получило название «этоктонотоксин», что переводится с греческого как «яд, убивающий орла». Позже выяснилось, что оно способно умертвить и множество других животных. Преступление можно было считать раскрытым.

Цианобактерии
Цианобактерии

Ученым удалось также реконструировать картину происходивших в искусственных водоемах американского юго-востока событий. Бактерии, испытывающие стресс, увеличивают производство токсина в сто раз. Это состояние возникает у них в результате, например, волнения водной глади и падения температуры. Исследователи обнаружили твердые доказательства того, что явления подобного рода всякий раз предшествовали гибели птиц. Выяснилось также, что гидрилла забирает бром из окружающей среды и служит идеальным поставщиком для ядовитых цианобактерий.

Чтобы спасти местных пернатых, ученые предложили практическое решение проблемы. Они рекомендовали отказаться от одного из гербицидов, использующихся в этой части США, так как он содержит бром, передающийся гидриллой цианобактериям. Совет более общего плана заключается в том, чтобы следить за концентрацией названного элемента в местных водоемах. Наконец, не стоит забывать, что гидрилла является инвазивным сорняком, и никто не расстроится, если проблема будет решена посредством полного искоренения этого растения.

Вас также может заинтересовать

Оставить комментарий

Другие записи из раздела Флора и фауна