Forscher des Smithsonian National Museum of Natural History haben das erste wirksame bakterielle Probiotikum zur Behandlung und Vorbeugung der Steinkorallen-Gewebeverlustkrankheit (SCTLD) entdeckt, einer mysteriösen Krankheit, die Floridas Korallenriffe seit 2014 heimgesucht hat und sich schnell in der gesamten Karibik ausbreitet.
Die probiotische Behandlung, beschrieben in einem heute veröffentlichten Artikel in Kommunikationsbiologiebietet eine Alternative zum Einsatz des Breitbandantibiotikums Amoxicillin, das bisher die einzige bewährte Behandlung der Krankheit darstellt, aber das Risiko birgt, antibiotikaresistente Bakterien zu fördern.
SCTLD befällt mindestens zwei Dutzend Arten sogenannter Hartkorallen, die einen lebenswichtigen Lebensraum für unzählige Fische und Meerestiere von wirtschaftlichem und intrinsischem Wert bieten und gleichzeitig dazu beitragen, die Küsten vor Sturmschäden zu schützen. Seit seiner Entdeckung in Florida im Jahr 2014 wurden Fälle von SCTLD in mindestens 20 Ländern bestätigt. Die genaue Ursache der Krankheit bleibt unbekannt, aber sobald eine Koralle infiziert ist, kann ihre Polypenkolonie innerhalb von Wochen sterben.
„Es frisst das Korallengewebe einfach weg“, sagte Valerie Paul, leitende Wissenschaftlerin an der Smithsonian Marine Station in Fort Pierce, Florida, und leitende Autorin der Studie. „Das lebende Gewebe löst sich ab und zurück bleibt nur ein weißes Kalziumkarbonat-Skelett.“
Paul untersucht seit Jahrzehnten Korallenriffe, aber sie sagte, sie habe sich 2017 entschieden, bei SCTLD „all in“ zu gehen, weil es so tödlich war, so wenig verstanden wurde und sich so schnell verbreitete.
Bei der Untersuchung, wie sich die Krankheit ausbreitet, entdeckten Paul und ein Team, dem auch Forscher der University of Florida angehörten, dass einige Fragmente der großen Sternkoralle (Montastraea cavernosa) schnell die charakteristischen Läsionen von SCTLD entwickelten und starben, andere Stücke jedoch überhaupt nicht erkrankten.
Obwohl die genaue Ursache von SCTLD unbekannt ist, deutet die Wirksamkeit von Antibiotika als Behandlung darauf hin, dass pathogene Bakterien irgendwie am Fortschreiten der Krankheit beteiligt waren.
Aus diesem Grund sammelten die Forscher Proben der natürlich vorkommenden, nicht pathogenen Bakterien, die auf einem Paar krankheitsresistenter großer Sternkorallenfragmente für weitere Tests vorhanden sind. Mit diesen Proben wollte das Forschungsteam identifizieren, welche natürlich vorkommenden Mikroorganismen, falls vorhanden, einige große Sternkorallen vor SCTLD schützen.
Zunächst testete das Team die 222 Bakterienstämme der krankheitsresistenten Korallen auf ihre antibakteriellen Eigenschaften, indem es drei schädliche Bakterienstämme verwendete, die zuvor aus mit SCTLD infizierten Korallen isoliert worden waren. Paul und Blake Ushijima, Hauptautor der Studie und Assistenzprofessor an der University of North Carolina Wilmington, der früher George Burch Fellow an der Smithsonian Marine Station war, fanden 83 Stämme mit einer gewissen antimikrobiellen Aktivität, aber einen besonders, McH1-7, stand heraus.
Das Team führte dann chemische und genetische Analysen durch, um die Verbindungen hinter den antibiotischen Eigenschaften von McH1-7 und die Gene hinter der Produktion dieser Verbindungen zu entdecken. Schließlich testeten die Forscher McH1-7 mit lebenden Stücken großer Sternkorallen. Diese Laborversuche lieferten den letzten entscheidenden Beweis: McH1-7 stoppte oder verlangsamte das Fortschreiten der Krankheit bei 68,2 % der 22 infizierten Korallenfragmente und verhinderte noch deutlicher die Ausbreitung der Krankheit in allen 12 Übertragungsexperimenten, was Antibiotika nicht können Tun.
Für die Zukunft, so Paul, müsse an verbesserten Verabreichungsmechanismen gearbeitet werden, wenn dieses Probiotikum in großem Umfang im Feld eingesetzt werden soll. Derzeit besteht die primäre Methode zur Anwendung dieses Korallenprobiotikums darin, die Koralle im Wesentlichen in eine Plastiktüte zu wickeln, um ein Mini-Aquarium zu schaffen, und dann die hilfreichen Bakterien zu injizieren. Vielleicht noch wichtiger ist, dass Paul sagte, es bleibt abzuwarten, ob der aus der großen Sternkoralle isolierte Bakterienstamm die gleiche heilende und prophylaktische Wirkung auf andere Korallenarten haben wird.
Das Potenzial dieses neu identifizierten Probiotikums, Floridas umkämpften Korallen zu helfen, ohne dass die Gefahr besteht, dass versehentlich antibiotikaresistente Bakterien entstehen, stellt eine dringend benötigte gute Nachricht dar, sagte Paul.
„Zwischen Ozeanversauerung, Korallenbleiche, Verschmutzung und Krankheit gibt es viele Möglichkeiten, Korallen zu töten“, sagte Paul. „Wir müssen alles tun, um ihnen zu helfen, damit sie nicht verschwinden.“
Mehr Informationen:
Chemische und genomische Charakterisierung einer potenziellen probiotischen Behandlung der Steinkorallen-Gewebeverlustkrankheit, Kommunikationsbiologie (2023). DOI: 10.1038/s42003-023-04590-y