Unter dem Mikroskop würde man es nicht erkennen, wenn man nicht genau hinschaut.
Eine nahezu transparente Bakterienkolonie. So nennen Forscher die Übeltäter der Columnaris-Krankheit, einer tödlichen Bedrohung für Zuchtfische. Jetzt wurden diese Krankheitserreger, die bisher auf Asien und die Vereinigten Staaten beschränkt waren, in Brasilien gefunden.
Insbesondere in Proben aus São Paulo, den Bundesstaaten Minas Gerais und Paraná.
Es steht viel auf dem Spiel. Die Columnaris-Krankheit schädigt Haut und Kiemen. Es tötet junge Tiere innerhalb weniger Tage. Die in Microbial Pathogenesis veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass Flavobacterium-Arten in der brasilianischen Aquakultur dort zirkulieren, wo sie nicht sein sollten. Die Bakterien wurden aus Niltilapia (Oreochromis niloticis ), vor Ort als St. Peter bekannt, sowie einheimischen Arten wie Tambaqui, Pacu und dem Amazonas-Wels isoliert.
Dadurch wird das Wirtsspektrum deutlich erweitert. Und es erfordert eine neue Überwachung.
Den unsichtbaren Feind identifizieren
Eine normale visuelle Untersuchung ist schwierig.
„Die anfängliche Identifizierung von Bakterien dieser Gattung … hängt vom verwendeten Medium ab. Die Kolonie kann transparent und fast unsichtbar werden“, erklärt Daniel de Abreu Reis Ferreira. Er ist der Hauptautor der Studie und hat diese Arbeit am Aquakulturzentrum der São Paulo State University (CAUNESP) abgeschlossen.
Bis vor Kurzem haben Wissenschaftler vier der beteiligten Arten in eine Gruppe zusammengefasst: Flavobacterium columnsare. Dieser Name gab der Columnaris-Krankheit ihren Titel. Die Infektion verursacht blasse Läsionen auf Haut und Flossen. Es führt zum Absterben von Gewebe in den Kiemen.
Fabiana Pilarski, Ferreiras Betreuerin und Professorin am CAUNESC, bringt es auf den Punkt.
„Die Bakterien ernähren sich von Epithelzellen. Sie töten die Fische innerhalb weniger Tage. Vor allem Larven und Jungfische.“
Pilarski arbeitet auch am Wissenschaftszentrum für die Entwicklung von AquaHealth am Fischereiinstitut. Die Arbeit ihres Teams zeigt, wie anpassungsfähig diese Käfer sind.
Einheimische Fische sind jetzt Wirte
Die Forschung isolierte 11 Bakterienstämme. Sechs davon gehörten zum Flavobacterium oreochromis. Bisher wurde diese Art nur mit Tilapia in Verbindung gebracht – dem am häufigsten gezüchteten Fisch der Welt.
Die neuen Daten ändern das.
Ferreiras Team entdeckte F. oreochromis in Tambaqui (Colossoma macropomum ), Lambari (Astyanax lacustris ) und Pacu (Piaractus mesopotamicus ). Dies sind kommerziell wichtige einheimische Arten. Die Bakterien infizieren eindeutig ein breiteres Spektrum als bisher angenommen.
Dann ist da noch der Wels-Fall.
Forscher dokumentierten die erste bekannte Infektion mit Flavobacterium davisii bei einem Amazonas-Wels (Pseudoplatystoma punctifer ). Das ist riesig.
„Dieser Fall zeigt, dass das Bakterium Siluriformes infiziert, eine andere Fischordnung als die, die es normalerweise besiedelt. Es erweitert das Spektrum potenzieller Wirte“, bemerkt Ferreira.
Hitze und Biofilme: Der perfekte Sturm
Labortests bestätigten etwas Besorgniserregendes.
Bisher nur in den USA und Asien vorkommende Krankheitserreger vermehren sich unter brasilianischen Bedingungen gut. F. davisii und F. inkyonense erreicht ihr optimales Wachstum bei 28°C. Das liegt nahe an der Durchschnittstemperatur in den Binnengewässern Brasiliens.
Zwei weitere Arten, F. oreochromis und F. indicum, bevorzugt noch heißeres Wasser. F. indicum erreichte seinen Höhepunkt bei 35°C. Steigende Wassertemperaturen könnten dem Erreger das Leben erleichtern.
Bei 28 °C produzierten die Bakterien riesige Mengen an Biofilm.
„Ein Biofilm ist eine Schutzmatrix. Er ermöglicht es Bakterien, unter schlechten Bedingungen inaktiv zu bleiben. Sie vermehren sich dann wieder, wenn die Umgebung günstig wird“, sagt Pilarski.
Biofilme haften an Tanks, Netzen und Werkzeugen. Sie lassen Bakterien zwischen den Ausbrüchen bestehen. Hygiene ist hier nicht nur eine Empfehlung.
„Dies unterstreicht die Bedeutung strenger Hygiene- und Entladungsprotokolle, um eine Besiedlung der Ausrüstung zu verhindern“, fügt Ferreira hinzu.
Hier ist die Wendung.
Bei fast allen getesteten Arten sank die Biofilmproduktion bei 35 °C. Außer F. davisii. Bei 35 °C bildete es weiterhin dicke Biofilme, obwohl es sich weniger bewegte.
„Es ist eine Anpassung. Ein metabolischer Kompromiss. Es verliert, indem es sich weniger bewegt, gewinnt aber, indem es Biofilm produziert, um zu überleben“, erklärt Ferreira.
Salz, Impfstoffe und zukünftige Protokolle
Wie wehren Sie sich also?
Frühere Studien deuten darauf hin, dass Flavobacterium Salz hasst. Die Zugabe von Salz zum Wasser auf dem Bauernhof könnte verhindern, dass sich die Krankheitserreger festsetzen. Wissenschaftler müssen jedoch noch die sicheren Konzentrationen für jede einzelne Fischart ermitteln.
Die Impfung ist ein anderer Weg.
Forscher sequenzieren bakterielle Genome, um Schwachstellen für Impfstoffe zu finden. Das Ziel sind autogene Impfstoffe. Diese werden individuell aus Sorten hergestellt, die auf einer bestimmten Farm vorkommen.
Columnaris befällt freiliegendes Gewebe. Eine Badeimpfung ist also sinnvoll.
Anstatt jeden einzelnen Fisch zu injizieren – was unpraktisch und stressig wäre – könnten die Erzeuger Gruppen in Wasser mit einem geschwächten Bakterium tauchen.
„Da die Krankheit vor allem die Haut befällt, ist eine Badebehandlung mit abgeschwächten Bakterien ideal für junge Fische“, sagt Pilarski. „Ihr Immunsystem entwickelt sich noch. Und weil sie klein sind, kann man viele Junge gleichzeitig impfen.“
Es ist keine Wunderwaffe. Biofilme bleiben bestehen. Die Temperaturen steigen. Neue Hosts erscheinen. Die Bakterien sind bereits da. Und sie entwickeln sich weiter.
