Чистая питьевая вода является ценным ресурсом. Однако промышленность, сельское хозяйство и городская деятельность ухудшают качество пресной воды. В частности, существует угроза загрязнения металлами, которое трудно распознать на начальной стадии. Исследователи постоянно ищут чувствительные индикаторы, с помощью которых можно определить качество воды. Одним из таких индикаторов, позволяющим отслеживать уровень загрязнений в реках и запрудах, оказываются морские вши.

Живые существа расскажут детальную историю загрязнения

Пробы воды описывают только один момент в истории реки, когда образец был взят. Поэтому исследователи изучают рыб из-за способности с течением времени накапливать металлы и другие вредные вещества. Но даже изучение рыбы не позволяет представить всю картину целиком, утверждает профессор Annemariè Avenant-Oldewage. Она возглавляет кафедру зоологии в Университете Йоханнесбурга.

Профессор Avenant-Oldewage отмечает: «У рыб существуют механизмы самозащиты. Их организм снижает токсичный эффект от воздействия загрязнения металлами. При потреблении, металлы накапливаются в наименее чувствительных органах или отделах организма. Поэтому, анализ рыб не позволяет отследить следовые уровни металлов. Кроме того, если у рыбы присутствуют паразиты, они аккумулируют металлы лучше, чем рыба. Ленточные черви являются примером таких паразитов.

В некотором смысле, паразиты впитывают металлы из рыбы. Поэтому, у паразитов можно обнаружить содержание металлов в гораздо более высоких концентрациях, чем в организме хозяина. У некоторых экземпляров уровень металлов в организме в 2500 раз выше, чем у хозяина. Соответственно, мы можем измерять металлы в них задолго до того, как этот анализ применим к рыбе или к пробам воды. Таким образом, паразиты могут заранее предупредить нас о загрязнении воды.»

Раннее предупреждение без вреда для рыб

В своем исследовании профессор Avenant-Oldewage и ее команда изучали ленточных глистов. Ленточные черви живут в кишечнике рыб, но они не являются идеальным материалом. Рыбу-хозяина, в которой живут паразиты, необходимо убить для анализа накопленных загрязняющих веществ.

Кроме того, исследователи обнаружили, что ленточные черви также способны избавляться от металлов. На этапе размножения они перемещают метало-содержащие загрязнения из своего тела в оболочку яиц, которые затем откладывают.

Поэтому в качестве альтернативы, исследователи решили рассмотреть внешних паразитов рыбы. Если они подойдут для анализа, не придется убивать рыбу.

Придирчивый в еде паразит, обитающий на испуганной рыбе

Позднее, команда профессора Avenant-Oldewage изучила внешнего паразита под названием Paradiplozoon. Представители этого рода обитают на жабрах рыб.

«Как и большинство паразитов, моногенетические сосальщики Paradiplozoon разборчивы в еде. Они обитают только на двух видах горбыля и водятся исключительно в реке Вааль. Поэтому сосальщики не смогут стать универсальными показателями качества воды.

«Горбыль ценится как рыба для соревнований по рыбной ловле. К сожалению, он физиологически чувствительный и впадают в шок, если кто-то удаляет паразитов с жабр.»

Кровососущий пловец

Рыбья вошь Argulus japonicus стала возможным ранним индикатором загрязнения.

Argulus japonicus обитает во многих пресноводных и морских средах. Это ракообразное, двоюродный брат креветок. Обитает на коже многих видов рыб, но также способно плавать в поисках хозяина. Поскольку паразит поражает кожу своего хозяина, исследователи могут удалить его, не травмируя рыбу. Все эти особенности делают его универсальным вариантом.

В своем последнем исследовании ученые проанализировали вошь Argulus из реки Вааль. Они хотели посмотреть, что рыбьи вши делают с металлами, которые накапливают их тела.

Флуоресцирующие металлы

Доктор Beric Gilbert поймал горбыля и ильных рыб на плотине Вааль, недалеко от Денейсвилля. Затем удалил особей Argulus с тела рыбы, заморозил паразитов, окрасил их и изучил под микроскопом с флуоресцентными функциями. Тогда он смог разглядеть области у вшей обоих полов, которые имели более высокую концентрацию металлов.

По словам доктора Gilbert, большинство металлов находилось в твердом внешнем слое, экзоскелете, вшей. Не было большой разницы в количестве металлов, поглощаемых мужским и женским особями Argulus. Чем интенсивнее флуоресцентный сигнал, или свечение, производимое микроскопом, тем больше количество металлов, накопленных в этих частях тел вшей.

Самцы вшей, казалось, накапливали больше металлов в экзоскелете, покрывающем нижнюю часть их тела. При изучении паразитов с помощью микроскопа рисунок выглядел как яркий желтый сигнал или интенсивное свечение.

Но у самок, несущих яйца, свечение проявлял слой оболочки вокруг яиц, что указывало на присутствие металлов. Самка использует такую оболочку, чтобы закрепить яйца на поверхности в окружающей среде, после того как отложит их.

Следующие шаги

Согласно профессор Avenant-Oldewage, рыбья вошь Argulus не может считаться хорошим показателем качества пресной воды.

По её словам, следующим шагом является определение механизмов аккумуляции и защиты вшей от металлов.

При успешном изучение Argulus japonicus, рачки станут высоко чувствительными, живыми индикаторами. С их помощью удастся обнаруживать загрязнение металлами задолго до того, как пострадает рыба.

——

Beric M. Gilbert, Annemariè Avenant-Oldewage. Trace element biomineralisation in the carapace in male and female Argulus japonicus. PLOS ONE, 2018; 13 (6).