北美海域最大规模棘皮动物死亡事件令科学家困惑

众所周知，这是席卷北美沿海水域的最大的海星疾病，研究人员渴望找到罪魁祸首并了解其影响。

华盛顿州的深海物种，如太阳海星，首先受到疾病的影响，它们的“手臂”开始下垂和分离。资料来源:JAN KOCIAN

西雅图水族馆位于普吉特湾水域。几条鲑鱼悠闲地在光秃秃的岩石旁游泳。“过去到处都有海星。”水族馆兽医莱斯纳·拉纳说，但是现在它已经不见了。这种五足棘皮动物是一种神秘综合症的见证，这种综合症已经袭击了北美的东海岸和西海岸。

去年10月，拉特纳第一次从娱乐潜水员那里听到了附近沿海水域海星大量死亡的消息。海星首先出现白色病变，然后下垂、破裂和器官泄漏。拉纳派潜水员去调查水族馆码头下发生的事情。11月，水族馆中的三种海星全部死亡。“我们已经看到海星数量的增长和下降，但从未如此大规模。”拉赫说。

在此之前，拉纳隔离了生病的海星，并使用超声波设备来监测它微弱的心跳。她向医学教科书的作者寻求帮助，但无济于事。拉纳试图使用抗生素，但也不起作用。最后，拉纳不得不对海星实施安乐死。

现在，一些死去的海星被仔细标记并放在拉纳的办公室里。她已经将样本发送给病理学家和遗传学家，他们急于了解棘皮动物记录中影响最大的疾病。"许多人都急于做研究。"西华盛顿大学(WWU)的生态学家本杰明·迈纳(Benjamin Miner)说，他正在调查沿海情况，并进行相关实验。

与此同时，瘟疫也袭击了数千公里海岸线上的大约20种海星。生物学家担心西海岸的一些物种甚至可能灭绝。"无脊椎动物多样性的潜在损失很难处理."康奈尔大学的生态学家德鲁·哈尔维尔(Drew Harvell)表示，海星的数量需要几十年才能恢复，海星将再次成为潮间带的标志性物种。

灾难的前兆

1940年，当小说家约翰·斯坦贝克和生物学家爱德华·里基茨在加利福尼亚湾进行一次著名的探险时，海湾太阳星(赫利阿斯特·库比尼吉)无处不在。斯坦贝克曾在文章中对这种“快乐生活”的生物表示惊讶。

1978年夏天，海湾海星遭受了一场流行病。白色病变的扩散导致海星数量的减少。生病和死亡的海星都被细菌覆盖，但是研究人员不确定这些细菌是罪魁祸首还是继发感染。“在20世纪80年代，人们认为这只会发生一次。”加州大学圣克鲁斯分校的海洋生态学家彼得·莱蒙迪说。

然而，这种疾病在1997年再次出现。加州大学圣巴巴拉分校的生态学家约翰·恩格尔正在研究海峡群岛的潮间带群落。在海星大规模死亡后，他深深意识到它对重塑海洋生态系统的影响。

俄勒冈州立大学的布鲁斯·门格说，尽管海星外表诚实，名声很好，但它是一种食肉动物，被称为“潮间带狮子”。一只小海星可以用一个液压系统帮助它的脚趾头撕扯岩石中的藤壶和帽贝。当撬开蚌壳时，一些海星会把它们的胃翻出来，让它们进入壳内消化食物。与其他动物不同，棘皮动物能在不到一秒钟的时间内强化结缔组织。虽然海星的速度并不为人所知，但向日葵海星(Pycnopodia helianthoides)可以达到每秒1米的速度，甚至可以用它16个或更多的“手臂”和数以千计的针捕捉游动的鱼。如果食物匮乏，海星很容易抵抗饥饿。

然而，当这些食肉动物完全消失时，生物链将会完全逆转。20世纪90年代末，恩格尔回忆说，他看到一些向日葵海星的猎物(如海胆)在海峡群岛*生长。海胆生长在大型藻类中，因此影响喜欢在藻类中寻找食物和庇护的鱼类。恩格尔说，在大多数情况下，南加州的海星数量从未反弹，所以“整个系统真的改变了”

海星坠落

2013年6月，华盛顿州奥林匹克国家公园的生物学家在海星点发现了一个奇怪的情况。超过四分之一的海星显示出受伤或其他疾病的迹象。恩格尔和其他研究人员在1997年形成的岩石潮间带网络(MARINe)中注意到了这份报告。MARINe同意快速检查西海岸的近200个地点。(MARINe旨在使用标准化方法密切关注沿海生态系统。)

到8月份，在远至阿拉斯加北部的海岸发现了白色患病海星。“这太可怕了。”加拿大温哥华水族馆的副主任Jeffrey Marliave说。到11月，这种症状已经出现在84个调查地点的一半以上，甚至远至圣地亚哥，死亡率为100%。莱蒙迪说，多亏了MARINe，西海岸疫情是“追踪工作中最好的marine事件”。

疾病爆发的过程中有许多奇怪的事情。过去，西海岸的暴发通常与温暖的沿海水域有关，但这些水域最近相对凉爽。这一次，一种类似的海星疾病似乎已经蔓延到了北美东海岸。

研究人员想知道这种疾病是如何影响这么多物种的，以及为什么它对物种的攻击遵循一个特定的顺序——先是向日葵海星，然后是粉色海星，然后是蝙蝠海星。他们也不明白为什么西海岸的爆发从北部开始，然后向南部移动，与过去的事件相反。为什么华盛顿和加利福尼亚的海星数量受到强烈影响，而俄勒冈州似乎毫发无损？

也许喜欢捕食海星的海鸟正在通过空气传播疾病。也许局部水流会导致病原体在某些地区出现；被感染的猎物可以解释为什么与沿海水域没有直接联系的水族馆海星也难逃一死。病原体可能已经进入了喂养海星所需的贻贝和蛤蜊。由于全国各地的实验室都需要参与，要解决核心难题，即病原体的身份，似乎还有很长的路要走。

悲观实验

罗德岛大学的海洋病理学家玛尔塔·戈麦斯-基亚里和她的研究生凯特琳·德尔西托把海星放在实验室里。2001年，他们第一次发现了一些令人不安的事情:在新鲜海水中长大的海星死于疾病，而在使用过滤水的回收储水池中的海星仍然健康。这表明“水含有一些传染性物质”戈麦斯-凯里说。

此后，康奈尔大学的微生物学家伊恩·休森(Ian Hewson)一直在他的实验室里接收死海星的样本。基因测试和其他测试已经消除了许多潜在的杀手——真菌、原生动物、较大的寄生虫和某些种类的细菌。

然而，这种病毒仍然未知。直到去年12月，休森和三名大学生在三只海胆中发现了病毒。这种病毒没有核糖体标记，所以华生使用其他耗时且昂贵的方法来鉴定它。"这是我做过的最大数量级的研究."休森说。

赫森最初通过比较健康和患病的动物样本并寻找复制的微生物来鉴定许多病毒和细菌候选物。

最后，赫森计划从水族馆和遗址收集的水和沉积物样本中寻找病原体。此外，赫森还在观察博物馆的样本，希望找出此次疫情是由长期存在的微生物还是新出现的微生物引起的。

华盛顿州也在进行其他检查。美国地质调查局管理的一个鱼类实验室使用大型塑料容器来隔离50只海星。科林·伯格现在是华盛顿大学的博士后学生，也是哈佛大学的前学生，他研究了海星食物感染的可能性。她在健康的海星繁殖池中添加了患病的图钉，三周后只有一只海星死亡。之后，当饲养池的温度上升时，更多的海星被感染。虽然这种疾病的爆发似乎不受海水变暖的影响，但海水变暖会削弱海星的抵抗力。

在实验室外，研究人员继续调查潮汐池和沿海水域。最近，哈佛大学、布尔格大学和康奈尔大学的研究生摩根·艾森洛德在离美国地质调查局实验室14公里的哈德洛克码头退潮时视察了码头。哈尔维尔很悲观。西北太平洋海星的多样性非常突出，但现在海星正处于危险之中。

随着海洋持续变暖，海星死亡将会加剧。莱蒙迪说，强烈的厄尔尼诺现象很可能在8月份到达西海岸。"现在我们可能处于疫情爆发的早期、中期或末期."他说，“我们不知道。这非常令人不安。”(张冬冬)

中国科学新闻(2014-05-08第三版国际版)

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