Vielen Dank für Ihren Besuch auf nature.com.Sie verwenden eine Browserversion mit eingeschränkter CSS-Unterstützung.Um die beste Erfahrung zu erzielen, empfehlen wir Ihnen, einen aktuelleren Browser zu verwenden (oder den Kompatibilitätsmodus im Internet Explorer zu deaktivieren).In der Zwischenzeit zeigen wir die Website ohne Stile und JavaScript an, um eine kontinuierliche Unterstützung zu gewährleisten.Karussell mit drei Dias, die gleichzeitig angezeigt werden.Verwenden Sie die Schaltflächen Zurück und Weiter, um durch drei Folien gleichzeitig zu navigieren, oder die Schaltflächen mit den Folienpunkten am Ende, um jeweils drei Folien zu überspringen.Erin N. Schilling, Ian R. Combs & Joshua D. VossNicholas P. Jones, Lystina Kabay, … David S. GilliamRoss Jones, Natalie Giofre, … Alan DuckworthAlexis M. Weinnig, Carlos E. Gómez, … Erik E. CordesStephanie J. Bradbeer, Neil E. Coughlan, … Alison M. DunnPoh Leong Loo, Anqi Li und Koh Siang TanS. Sully, DE Burkepile, … R. van WoesikBE Brown, RP Dunne, … MC NaeijeRebecca Fisher, Pia Bessell-Browne & Ross JonesScientific Reports Band 12, Artikelnummer: 19248 (2022 ) Diesen Artikel zitierenDie Stony Coral Tissue Loss Disease (SCTLD) bleibt eine beispiellose Tierseuche, die seit ihrer ersten Beobachtung in der Nähe von Miami, Florida, im Jahr 2014 eine erhebliche Bedrohung für die Persistenz und Gesundheit der Korallenriffökosysteme im tropischen Westatlantik darstellt. Zusätzlich zum Transport zwischen benachbarten Riffen was darauf hindeutet, dass sich Krankheitserreger im Wasser in Meeresströmungen ausbreiten, hat es sich in der gesamten Karibik auf geografisch und ozeanographisch isolierte Riffe ausgebreitet, was auf eine Übertragung durch Schiffe und Ballastwasser hindeutet.Hier bewerten wir das Potenzial für die wasserbasierte Übertragung von SCTLD, einschließlich über simuliertes Ballastwasser, und testen die Wirksamkeit der üblicherweise verwendeten UV-Bestrahlungsbehandlung von Ballastwasser.Zwei Arten von riffbildenden Korallen (Orbicella faveolata und Pseudodiploria strigosa) wurden (1) krankheitsexponiertem oder UV-behandeltem krankheitsexponiertem Wasser und (2) einer Ballasthaltezeitreihe von krankheitsexponiertem Wasser in zwei sorgfältig kontrollierte Experimente zur Bewertung der Übertragung.Unsere Experimente zeigten eine Übertragung von SCTLD durch Wasser und nicht durch direkten Kontakt zwischen erkrankten und gesunden Korallen.Während die UV-Behandlung von Wasser, das der Krankheit ausgesetzt war, zu einer 50-prozentigen Verringerung der Anzahl der Korallen mit Krankheitszeichen bei beiden Arten führte, blieben das statistische Übertragungsrisiko und die Wassermenge, die zum Auslösen von SCTLD-Läsionen benötigt wurde, ähnlich wie bei unbehandeltem Wasser, das der Krankheit ausgesetzt war.Die Ballasthaltezeit (24 h vs. 120 h) hatte bei beiden Arten keinen signifikanten Einfluss auf das Einsetzen sichtbarer Krankheitszeichen, obwohl es einige Hinweise auf einen Konzentrationseffekt für P. strigosa zu geben schien, da Läsionen erst danach beobachtet wurden die 120 h Ballasthaltezeit.Die Ergebnisse beider Experimente legen nahe, dass die SCTLD-Erreger sowohl in unbehandeltem als auch in UV-behandeltem Ballastwasser bestehen und pathogen bleiben können.Ballastwasser kann in der Tat eine Bedrohung für die weitere Ausbreitung und Persistenz von SCTLD darstellen, was eine weitere Untersuchung zusätzlicher Ballastwasserbehandlungen und Methoden zum Nachweis von Krankheitserregern rechtfertigt.Ein beispielloser Ausbruch der Stony Coral Tissue Loss Disease (SCTLD) setzt sich seit 2014 im tropischen Westatlantik weitgehend unvermindert fort. Diese Krankheit betrifft bekanntermaßen mindestens 24 Skleraktin-Korallenarten und ist durch einen schnellen Ausbruch von Krankheitsläsionen gekennzeichnet, die zu Gewebeverlust führen und Koloniesterblichkeit über einen Zeitraum von Tagen bis Wochen1,2,3,4.Bisher wurde kein Pathogen identifiziert, aber es gibt Hinweise auf eine bakterielle Beteiligung aufgrund der Wirksamkeit von Antibiotikabehandlungen5,6,7.Alternativ unterstützen auch das Vorhandensein von Viren in von Krankheiten betroffenen Korallengeweben und Algen-Endosymbiontenzellen8,9 und mögliche Koinfektionen mikrobieller Taxa10,11,12,13,14,15,16 das Potenzial für ein pathogenes mikrobielles Konsortium.Durch lokale hydrodynamische Modellierung und Ex-situ-Experimente wurde vorgeschlagen, dass SCTLD wahrscheinlich über Wasser übertragen wird3,15,17,18,19,20,21, mit zusätzlichen vermuteten Übertragungswegen durch biotische (z. B. Falterfische)22 und abiotische Quellen (z. B. Sedimente, Ballastwasser)10,11,12,23,24.Seit seiner ersten Beobachtung in der Nähe von Miami, Florida, im Jahr 2014 hat sich SCTLD im gesamten Korallenriff von Florida und in zahlreichen Gerichtsbarkeiten in der Karibik ausgebreitet, darunter Jamaika, Mexiko, St. Maarten, die US-amerikanischen Jungferninseln, die Dominikanische Republik und Belize2,25.Der Beginn von SCTLD-Ausbrüchen an sehr weit entfernten Orten deutet darauf hin, dass der Krankheitstransport durch andere Mittel als die Ausbreitung durch Meeresströmungen unterstützt wurde, z. B. durch Schiffsballastwasser und Biofilme in Ballastsystemen, wenn Schiffe in einer Region mit Epidemie oder endemischer Krankheit Wasser aufnehmen und veröffentlichen Sie es in einem naiven Port12,23,24.Durch eine Untersuchung der Nähe von Handelshäfen zu Beobachtungen von SCTLD von 2014–2020 stellten Rosenau et al.24 eine mögliche Verbindung zwischen den beiden auf, insbesondere für geografisch oder ozeanographisch isolierte Riffe.Auf den Bahamas berichteten Dahlgren et al.23, dass neue Beobachtungen von SCTLD schnell von Ende 2019 bis Anfang 2020 in unmittelbarer Nähe zu größeren Städten und Schiffsentladungen auftraten.In ähnlicher Weise wurden auf den Amerikanischen Jungferninseln anfängliche SCTLD-Beobachtungen näher an menschlichen Zentren beobachtet26.Obwohl die Beziehung zwischen dem Ausbruch von Korallenkrankheiten und dem Ballastwassertransfer nicht umfassend untersucht wurde, sind Schiffe bekannt dafür, dass sie als Wege für die Einschleppung von nicht einheimischen Meeresarten und Krankheitserregern dienen, sowohl für Handelsschiffe27,28 als auch für kleinere Freizeit- und Fischereifahrzeuge Gefäße29,30.Schiffsballastwasser, damit verbundene Partikel und Biofilme im Ballastsystem und auf den benetzten Oberflächen von Schiffen können eine Vielzahl von Mikroorganismen beherbergen, darunter Krankheitserreger und Parasiten31,32,33,34,35.Beispielsweise wurden in einer Studie, in der mikrobielle Gemeinschaften im Ballastwasser auf Handelsschiffen im südlichen Golf von Mexiko untersucht wurden, hohe Konzentrationen von Kolibakterien festgestellt, die häufig mit Korallenkrankheiten der „weißen Pest“ wie Vibrio cholerae in Verbindung gebracht werden36.Obwohl dies empirisch nicht bestätigt wurde, wurde vermutet, dass die beispiellose schnelle Ausbreitung der Weißbandkrankheit Ende der 1970er Jahre das Ergebnis einer Einschleppung von Krankheitserregern über den Panamakanal oder Ballastwassertransfers in der Region war37.Das Potenzial für den SCTLD-Transport über Schiffe hat daher zahlreiche praktische Auswirkungen auf das Management.Zum Beispiel können Ballastwassertransfers in lokalen, föderalen und internationalen Rechtsprechungen reguliert werden und erfordern typischerweise ein gewisses Maß an Behandlung vor der Freisetzung in lokale Gewässer (überprüft in Rosenau et al.24).Übliche Ballastwasser-Managementsysteme oder BWMS können mechanische Filterung, UV-Strahlung, Chlorung, Ozonung oder eine Kombination mehrerer Behandlungsmethoden beinhalten24,38.Die experimentelle Bewertung des Wassertransports, der Wirksamkeit der Ballastwasserbehandlung und der Auswirkungen der Ballastwasserhaltezeit sind daher für fundierte Maßnahmen und Strategien zur Krankheitsminderung erforderlich.Mit einem experimentellen Ansatz haben wir versucht, drei Hypothesen zu testen, die für die potenzielle Ausbreitung und Behandlung von SCTLD über Ballastwasser grundlegend sind: 1) Das Übertragungsrisiko nach Kontakt mit krankheitsexponiertem Wasser kann durch UV-Strahlung reduziert werden (d. h. eine gängige Methode in BWMS; Abb. 1), 2) simuliertes Ballastieren von krankheitsexponiertem Wasser beeinflusst die Infektiosität im Laufe der Zeit (Abb. 2) und 3) etablierte Ballastwasser-Testprotokolle können das Vorhandensein von SCTLD in krankheitsexponiertem Wasser nachweisen.Infografik zum UV-Experiment.SCTLD-Übertragungsgerät im Experimental Reef Laboratory am Cooperative Institute for Marine and Atmospheric Studies der University of Miami.Erzeugung von Krankheitswasser unter Verwendung von vor Ort gesammelten Kolonien von Montastraea Cavernosa mit SCTLD-Läsionen (oben), anschließende Trennung der Wasserbehandlungen und Inline-UV-Behandlung mit dem Sanitron S17A 3-GPM-UV-System (Mitte) und Exposition der Wasserbehandlungen gegenüber randomisierten Fragmenten von Orbicella faveolata (braun) und Pseudodiploria strigosa (orange) in einzelnen 0,5-l-Gefäßen mit unabhängigen Wasserquellen aus Verteilersystemen (unten).Infografik zum Ballastwasser-Experiment.Erzeugung von Krankheitswasser unter Verwendung von vor Ort gesammelten Kolonien von Montastraea cavernosa mit SCTLD-Läsionen (oben), anschließende Ballastierung in versiegelten 208-l-Behältern (Mitte) und Exposition von Wasserbehandlungsmitteln gegenüber Fragmenten von Orbicella faveolata (braun) und Pseudodiploria strigosa ( orange) in 150 L Aquarien durch tägliche Wasserwechsel über sieben Tage (unten).Sichtbare Anzeichen von SCTLD (z. B. Verblassen/Bleichen, Läsionsbildung, schneller Gewebeverlust; Abb. 3) wurden bei 60 % der Orbicella faveolata- und 50 % der Pseudodiploria strigosa-Fragmente in der Behandlung mit unbehandeltem Krankheitswasser beobachtet, wobei sichtbare Läsionen hervorgerufen wurden trat nach 22,1 ± 6,3 Tagen bzw. 19,2 ± 5,7 Tagen auf (Tabelle 1).Die UV-Behandlung von Wasser, das der Krankheit ausgesetzt war, entsprach einer 50-prozentigen Verringerung des Anteils der Personen, die Krankheitszeichen für beide Arten zeigten (30 % bzw. 25 %), mit etwas längeren, aber variableren Zeiten bis zum Auftreten von Läsionen (31,6 ± 7,1 Tage für O. faveolata und 24,5 ± 10,5 Tage für P. strigosa).Bei der Behandlung mit Krankheitskontakt (Krankheitskontrolle) wurden Krankheitszeichen bei 100 % der O. faveolata- und 87,5 % der P. strigosa-Fragmente beobachtet, wobei sich sichtbare Läsionen im Durchschnitt für beide Arten früher bildeten (4,8 ± 0,5 Tage und 16,8 ± 4,1 Tage). , bzw).Es wurde beobachtet, dass ein Individuum von O. faveolata in der gesunden Kontrollbehandlung gegen Ende des Experiments nach 36 Tagen mögliche Anzeichen von SCTLD aufwies, was als unbeabsichtigte Kontamination vermutet wurde.Wenn die Zeit bis zum Einsetzen der Läsionsdaten verwendet wurden, um das jeweilige Wasservolumen zu berechnen, das den Behandlungen ausgesetzt war (d. h. die „Wasserdosis“), gab es eine signifikante Wirkung der Wasserbehandlungen auf die Wasserdosis (ANOVA: F3,71 = 35,144, p < 0,001), wobei paarweise Tests eine signifikante Variation zwischen der Behandlung mit Krankheitskontakt und allen anderen Behandlungen sowie zwischen Behandlungen mit gesundem Wasser und Krankheitswasser zugeschrieben haben (alle p < 0,01; Abb. 4; Ergänzungstabelle S1).Während die Wasserdosis für die Krankheitskontaktbehandlung nicht auf die Läsionsbildung anwendbar war, wurde die Metrik als Proxy für die Zeit bis zum Auftreten von Läsionen für Signifikanztests verwendet.Das Risiko der Bildung von Läsionen unterschied sich zwischen unbehandeltem Seuchenwasser und UV-behandelten Seuchenwasserbehandlungen für beide Arten nicht signifikant.Es gab jedoch einen signifikanten Unterschied zwischen unbehandeltem Krankheitswasser und Krankheitskontaktbehandlungen nur für O. faveolata (Log-Rank: z2,29 = 3,464, p < 0,001; Abb. 5).Repräsentative Fotos von Krankheitsläsionen.Fragmente von Orbicella faveolata (links) und P. strigosa (rechts) nach Kontakt mit krankheitsexponiertem Wasser.Fragmente von Orbicella faveolata zeigten typischerweise einen raschen Beginn von Nekrose/Gewebeverlust nach anfänglicher Exposition gegenüber SCTLD (oben links) und/oder verblassende/bleichende Ränder (unten links, durch Pfeil angezeigt).Pseudodiploria strigosa-Fragmente zeigten ein schnelles (< 24 h) Fortschreiten des Gewebeverlusts, sobald Läsionen erstmals beobachtet wurden (oben rechts), mit weniger häufigem Auftreten von verblassenden/bleichenden Läsionen (unten rechts, angezeigt durch Pfeile).UV-Experiment-Transmissionsmetriken.Geschätzte Wasserdosis ± SEM in Litern, die benötigt wird, um SCTLD-Läsionen hervorzurufen (Boxplots) und Übertragungsraten (Anteil der Personen, die Läsionen aufweisen).Farben bezeichnen Behandlungen und unterschiedliche Buchstaben bezeichnen signifikante Unterschiede zwischen Behandlungen.Behandlungsabkürzungen lauten wie folgt: Krankheitswasser (DW), UV-behandeltes Krankheitswasser (UV), direkter Kontakt mit erkrankten Korallen (DC) und gesundes Wasser (HW).UV-Experiment-Überlebenskurven.Mittlere Zeit bis zur ersten Beobachtung von SCTLD-Läsionen und Übertragungsraten (Anteil der Personen mit Läsionen), mit Überlebenstabellen und Hazard-Ratio-Tests des Infektionsrisikos zwischen den Behandlungen.Farben bezeichnen Behandlungen, schattierte Bereiche bezeichnen 95 % KI, und Teststatistiken spiegeln die Ergebnisse von angepassten Regressionsmodellen für proportionale Gefahren für jede Spezies wider.Behandlungsabkürzungen lauten wie folgt: Krankheitswasser (DW), UV-behandeltes Krankheitswasser (UV), direkter Kontakt mit erkrankten Korallen (DC) und gesundes Wasser (HW).Nach Kontakt mit krankheitsexponiertem Wasser mit einer Ballasthaltezeit von 24 h wurde für P. strigosa keine Übertragung gemeldet, aber 70 % von O. faveolata zeigten Anzeichen einer Krankheit, wobei sich bei letzterem nach 18,4 ± 1,8 Tagen sichtbare Läsionen bildeten (Tabelle 2).Anzeichen von SCTLD wurden bei beiden Arten nach Kontakt mit krankheitsexponiertem Wasser mit einer Haltezeit von 120 h beobachtet, mit 100 % der O. faveolata-Fragmente (19,0 ± 1,5 Tage) und 71,4 % der P. strigosa-Fragmente (13,7 ± 0,2 Tage). ).SCTLD-Läsionen wurden bei 90 % der O. faveolata- und 71,4 % der P. strigosa-Fragmente in der Behandlung mit Krankheitskontakt (Krankheitskontrolle) beobachtet, wobei der Beginn der sichtbaren Läsionen nach 8,0 ± 1,8 Tagen bzw. 16,3 ± 1,7 Tagen auftrat.Bei einem O. faveolata-Individuum in der gesunden Kontrollbehandlung wurde beobachtet, dass es Anzeichen aufwies, die mit dem Auftreten von SCTLD nach 21 Tagen übereinstimmten, was wahrscheinlich auf eine unbeabsichtigte Kontamination zurückzuführen war, da es gegen Ende des Experiments beobachtet wurde.Es gab eine signifikante Wirkung von Wasserbehandlungen auf die Zeit bis zum Einsetzen von Krankheitsläsionen (ANOVA: F3,36 = 7,449, p < 0,001), wobei paarweise Tests eine signifikante Variation zwischen der Behandlung mit Krankheitskontakt und beiden Behandlungen mit Krankheitsballast nur für O. faveolata zuschrieben (beide p < 0,006; Abb. 6; Ergänzungstabelle S2).Das Risiko der Bildung von Läsionen unterschied sich zwischen den Ballastwasser-Haltezeitbehandlungen für O. faveolata nicht signifikant, aber es gab eine signifikante Verringerung des Risikos bei einer 24-stündigen Exposition gegenüber Ballastwasser im Vergleich zur Krankheitskontaktbehandlung (Log-Rank: z2,29 = 2,642, p < 0,009).Paarweise Vergleiche zwischen Behandlungen mit Haltezeit waren für P. strigosa nicht möglich, da keine Personen in der 24-stündigen Haltezeit-Behandlung Krankheitszeichen zeigten, es gab jedoch keinen signifikanten Unterschied im relativen Risiko zwischen 120-stündiger Haltezeit und Behandlungen mit Krankheitskontakt (Abb 7).Übertragungsmetriken des Ballast-Experiments.Mittlere Zeit bis zur ersten Beobachtung von SCTLD-Läsionen ± SEM (Boxplots) und Übertragungsraten (Anteil der Personen mit Läsionen).Farben bezeichnen Behandlungen und unterschiedliche Buchstaben bezeichnen signifikante Unterschiede zwischen Behandlungen.Behandlungsabkürzungen sind wie folgt: Krankheitswasser 24 h (DW24), Krankheitswasser 120 h (DW120), direkter Kontakt mit erkrankten Korallen (DC) und gesundes Wasser 120 h (HW120).Überlebenskurven des Ballast-Experiments.Mittlere Zeit bis zur ersten Beobachtung von SCTLD-Läsionen und Übertragungsraten (Anteil der Personen mit Läsionen), mit Überlebenstabellen und Hazard-Ratio-Tests des Infektionsrisikos zwischen den Behandlungen.Farben bezeichnen Behandlungen, schattierte Bereiche bezeichnen 95 % KI, und Teststatistiken spiegeln die Ergebnisse von angepassten Regressionsmodellen für proportionale Gefahren für jede Spezies wider.Behandlungsabkürzungen sind wie folgt: Krankheitswasser 24 h (DW24), Krankheitswasser 120 h (DW120), direkter Kontakt mit erkrankten Korallen (DC) und gesundes Wasser 120 h (HW120).In beiden Experimenten wurden bei 93 % der Proben, die der Krankheit ausgesetzt waren, Krankheitszeichen festgestellt.Darüber hinaus zeigten 41 % der histopathologisch analysierten gesunden Kontrollproben Anzeichen von Stress, Dysbiose und/oder Krankheit (Ergänzungstabelle S3).Zusätzlich zu verflüssigter Nekrose, Vakuolisierung von Symbionten, Exozytose und gastrodermaler Trennung zeigten erkrankte Korallenproben gelegentlich einen Verlust der Eosinfärbung aus der Mesoglea (typisch für Zelllyse), pyknotische Kerne in Symbiontenzellen und eine Störung der inneren Gewebestrukturen .Diese Ergebnisse implizieren, dass die histologische Identifizierung von SCTLD durch Artefakte des Gesundheitszustands des Korallengewebes aus der Langzeithaltung in Ex-situ-Aquarien durcheinander gebracht werden kann.Es gab keine signifikante Wirkung von Wasserbehandlungen auf die Gesamtzahl lebender eukaryotischer Zellen für das UV-Experiment, aber die Zahlen variierten signifikant über die Zeit (ANOVA; F3,35 = 69,614, p < 0,001), wobei alle paarweisen Vergleiche zwischen den Zeitpunkten außer der Woche signifikant waren 2 gegenüber Woche 4 (Tukey; alle anderen p < 0,004).Die Konzentrationen heterotropher Bakterien waren zwischen den Behandlungen und im Laufe der Zeit sehr unterschiedlich, mit einem Minimum von ≤ 2,1 × 102 bis zu einem Maximum von > 1,1 × 105 koloniebildenden Einheiten (KBE) ml-1 ohne erkennbares oder vorhersagbares Muster (Ergänzungstabelle S5).Im Ballastexperiment waren die Gesamtzahlen der eukaryotischen Lebendzellen zwischen den Behandlungen und Zeitpunkten mit einem signifikanten Wechselwirkungseffekt signifikant unterschiedlich (ANOVA; Zeit: F1,17 = 4,895, p < 0,047; Behandlung: F2,17 = 12,540, p < 0,001; Wechselwirkung: F2,17 = 6,433, p < 0,013, Ergänzungstabelle S6), es gab jedoch kein erkennbares Muster zwischen den Behandlungen.Ebenso gab es keine nennenswerten Unterschiede in den Konzentrationen heterotropher Bakterien zwischen den Behandlungen, obwohl die Konzentrationen nach der anfänglichen Ballastierungsperiode zwischen ~ 105 und > 106 CFU ml-1 lagen und dann bei allen Behandlungen auf Bereiche nahe oder über der Nachweisgrenze nach einer weiteren anstiegen Woche der Ballastierung (Ergänzungstabelle S7).Diese Daten bestätigen, dass SCTLD durch Wasser transportiert werden kann, ohne dass ein direkter Kontakt zwischen erkrankten und gesunden Korallen erforderlich ist3,17,18,19,20 (und darin enthaltene Referenzen).Die Übertragung von SCTLD über Wasser war deutlich unwahrscheinlicher als von Koralle zu Koralle (siehe auch Aeby et al.3), was die Bedeutung einer genaueren Simulation der Übertragungsdynamik in zukünftigen Laborexperimenten unterstreicht.Die Anwendung von Inline-UV-Strahlung führte bei beiden getesteten Korallenarten zu einer 50%igen Verringerung der Anzahl der Personen, die Krankheitszeichen aufwiesen. Signifikanztests mit relativer Risikoanalyse zeigten jedoch, dass die UV-Behandlung von krankheitsexponiertem Wasser nicht zu einer signifikanten Verringerung führte Verringerung des Risikos der Bildung von Läsionen für beide Arten (Abb. 4, 5).Während die tatsächlichen UV-Dosierungen, die von BWMS verwendet werden, oft vertraulich sind (z. B. siehe39), ist die in dieser Studie verwendete Dosis (50 mWs-1 cm-2, entspricht 500 Jm-2) vergleichbar mit der in anderen Studien40.Diese Ergebnisse implizieren, dass die UV-Behandlung das Gesamtrisiko der Entwicklung von SCTLD-Läsionen im Laufe der Zeit im Vergleich zu unbehandeltem Wasser, das der Krankheit ausgesetzt ist, nicht signifikant mindert.Es gab auch Hinweise darauf, dass Ballast die Infektiosität von krankheitsexponiertem Wasser im Laufe der Zeit erhöhte.Es wurden SCTLD-Läsionen in über 70 % der P. strigosa-Fragmente in dem der Krankheit ausgesetzten Ballastwasser beobachtet, das für eine 120-stündige Behandlung aufbewahrt wurde, jedoch wurden keine Läsionen beobachtet, wenn es dem der Krankheit ausgesetzten Ballastwasser ausgesetzt wurde, das für 24 Stunden gehalten wurde, was darauf hindeutet, dass eine ' Konzentrationseffekt' kann über mehrere Tage Ballasthaltezeit auftreten.In ähnlicher Weise gab es einen Anstieg der Übertragungsraten für O. faveolata, das Ballastwasser ausgesetzt war, das 120 h statt 24 h gehalten wurde (Abb. 6), was bestätigt, dass eine längere Ballasthaltezeit das relative Risiko einer SCTLD-Infektion erhöhen kann (Abb. 7).Es ist wahrscheinlich, dass die Auswirkungen der Krankheitserregerkonzentration nach Ballasthaltezeiten artspezifisch sind, da die Anfälligkeit und Anzeichen für SCTLD zwischen den betroffenen Korallentaxa variieren2,3,15,17.In ähnlicher Weise kann sich die Häufigkeit von Krankheitserregern bei Haltezeiten von mehr als 120 Stunden (z. B. während einer langen Reise) weiterhin ändern, möglicherweise aufgrund längerer Zeiträume in aphotischen Umgebungen und erschöpfender Ressourcen.Die Untersuchung mikrobieller Gemeinschaften in krankheitsexponiertem Ballastwasser ist gerechtfertigt, um festzustellen, ob mikrobielle Gemeinschaften, insbesondere SCTLD-assoziierte Mikroben10,11,12,13,14,16, sich in ihrer Zusammensetzung oder Häufigkeit während des Ballastierungsprozesses ändern, wie mit gezeigt wurde frühere Studien anderer mikrobieller Taxa41,42 einschließlich mit bekannten Krankheitserregern43.Eine fortgesetzte Untersuchung von SCTLD-Pathogenen und koinfizierenden Taxa10,11,12,13,16 in abiotischen Medien (dh krankheitsexponiertem Wasser und Sedimenten) kann mutmaßliche Pathogene identifizieren sowie genaue Bakterientests (Bioindikatoren) bestimmen, die erforderlich sind, um Veränderungen widerzuspiegeln in Bakterienkonzentrationen in Bezug auf die Krankheitsprävalenz.Die Ergebnisse dieser Experimente deuten darauf hin, dass Ballastwasser eine Bedrohung für die anhaltende Persistenz und Ausbreitung von SCTLD in der gesamten Karibik und möglicherweise für Korallenriffe im Indopazifik darstellen kann.Der Panamakanal dient als wichtige Handelsroute zwischen dem Atlantischen und dem Pazifischen Ozean44,45, und es wurde vorhergesagt, dass der zunehmende Schiffsverkehr und die Ballastwassertransfers auf beiden Seiten des Kanals zu einem zunehmenden Auftreten von Arteneinschleppungen46,47 einschließlich potenzieller Krankheitserreger führen werden.Angesichts der breiten Anfälligkeit karibischer Korallenarten für SCTLD2,3 und der jüngsten Hypothese, dass der SCTLD-Erreger ein Virus sein könnte, das Algensymbionten der Familie Symbiodiniaceae8 befällt, könnten auch indo-pazifische Korallen (und/oder ihre Symbionten) für SCTLD anfällig sein .Es ist daher von entscheidender Bedeutung, das potenzielle Risiko des Transports von SCTLD über das Ballastwasser von Schiffen zu mindern, da es einen wichtigen Faktor für die Ausbreitung dieser Krankheit über Ozeanbecken darstellen kann.Es gibt jedoch viele inhärente Faktoren, die die Fähigkeit von Ballastwasser zum Transport von Krankheitserregern beeinflussen, einschließlich der Nähe des Ballastwassertransfers zu Korallenpopulationen und von Krankheiten betroffenen Individuen, der Belastung mit Krankheitserregern und der potenziellen Konzentration in Ballastsystemen sowie der Dauer der Ballasthaltezeiten.Daher sind zusätzliche Experimente und Untersuchungen von Ballastaustauschaufzeichnungen erforderlich, insbesondere solche, die die Größe und den Umfang von Schiffstransportparametern und Ballastsystemen simulieren, um das Risiko zu bestimmen, das mit Ballastwassertransfers beim Transport von Erregern von Korallenkrankheiten verbunden ist.UV-Strahlung, die eine häufig verwendete Ballastwasserbehandlung ist, wird wahrscheinlich nicht erfolgreich sein, um die Ausbreitung von Krankheiten durch Ballastwasser einzudämmen.Zusätzliche Behandlungen, die häufig in BWMS zu finden sind, wie Filtration, Chlorierung und Ozonierung (überprüft in38), sind wahrscheinlich wirksamere Mittel zur Verringerung des Risikos der Ausbreitung von SCTLD durch das Ballastwasser von Schiffen, da sie starke biozide Eigenschaften48 gezeigt haben, mit a geringeres Potenzial für erneutes Bakterienwachstum49,50 oder UV-Resistenz51,52,53, wie bei alleiniger UV-Behandlung berichtet wurde.Es gibt jedoch logistische und Kostenbeschränkungen im Zusammenhang mit der Implementierung und Wartung von anspruchsvolleren BWMS auf Schiffen, einschließlich Überlegungen zum zusätzlichen Kraftstoffverbrauch und biologischen Kosten-Nutzen-Risikobewertungen im Zusammenhang mit Einleitungsauswirkungen mit unbehandeltem im Vergleich zu behandeltem Ballastwasser54,55,56, 57.Darüber hinaus erfordern chemische Behandlungen die Neutralisierung und/oder Entfernung von Nebenprodukten vor der Freisetzung38,58,59, was potenzielle Herausforderungen für das Ballastmanagement auf Schiffen sowie die Bewertung der Wirksamkeit der Behandlung gegen SCTLD in experimentellen Ansätzen im Labormaßstab darstellt.Wassertests, die gemäß den etablierten Standards für Ballastwassertests60 durchgeführt wurden, zeigten bei beiden Experimenten wenige konsistente Muster bei den Behandlungen.Die Einbeziehung von Ballastwassertests in die Herausforderungen der Krankheitsexposition in dieser Studie identifizierte eine Diskrepanz zwischen etablierten Ballastwassermetriken und dem Risiko der Krankheitsübertragung, wobei sich Ballastwassertests typischerweise auf die Quantifizierung von eukaryotischem Plankton und kultivierbaren heterotrophen Bakterien konzentrieren.Es besteht daher die Notwendigkeit, geeignetere Ballastwasserstandards zu entwickeln, um potenzielle Korallenpathogene, einschließlich SCTLD-assoziierter Mikroben, einzuschließen, um eine schnelle Erkennung und Verhinderung der Einschleppung von Krankheiten in Riffe in der gesamten Karibik und im Indopazifik zu ermöglichen.Metagenomische, metatranskriptomische und fraktionierte Ansätze sind wahrscheinlich besonders nützlich bei der Isolierung und Identifizierung von SCTLD-Indikator-Taxa in vermuteten Krankheitsquellen9,10,61 wie Ballastwasser und bei der Bewertung von Behandlungsansätzen durch quantitative Bewertungen der mikrobiellen Häufigkeit (sensu62).In Kombination mit Bewertungen des Übertragungsrisikos und der Wirksamkeit der Behandlung mit Ballastwasserquellen ist die Entwicklung von Bioindikatoren für Korallenkrankheiten für eine wirksame Ballastwasserminderung und -politik erforderlich, um sicherzustellen, dass die geltenden nationalen und internationalen Biosicherheitsanforderungen die Strategien zur Minderung von Korallenkrankheiten durch Ballastwasser und/oder Biofilm ausreichend berücksichtigen Quellen24.Diese Strategien sind für unsere Reaktion auf die anhaltende SCTLD-Seuchenseuche sowie auf zukünftige Krankheitsausbrüche von entscheidender Bedeutung, da sie sich direkt auf unsere Fähigkeit auswirken, die Ausbreitung von Krankheiten in der Karibik und insbesondere auf potenziell gefährdete Korallenriffgemeinschaften im Indopazifik einzudämmen.UV-Behandlung allein ist wahrscheinlich nicht wirksam, um die Ausbreitung von SCTLD über Ballastwasser zu stoppen.Dies hat tiefgreifende Auswirkungen auf die Behandlung und das Management von Ballastwassertransfers in der gesamten karibischen Endemiezone und legt nahe, dass eine verbesserte Überwachung und Verwaltung erforderlich sind, um das Risiko einer weiteren Ausbreitung von Krankheiten durch den vom Menschen verursachten Transport zu quantifizieren und zu mindern.Andere BWMS-Behandlungsansätze oder Kombinationen mehrerer Behandlungen können wirksamer sein, um den SCTLD-Transport durch Wasser zu stoppen, obwohl diese Ansätze derzeit noch nicht getestet sind.Die US-Küstenwache veröffentlichte ein für den SCTLD-Ausbruch relevantes Marine Safety Information Bulletin24,63, um bestehende Richtlinien in Bezug auf den Austausch von Ballastwasser zu verstärken, die das Potenzial für die Ausbreitung von Schiffskrankheiten verringern können, jedoch gezielte Forschung zur Persistenz von SCTLD-Erregern in Ballastsystemen Es wird empfohlen, sie zu untersuchen und umzusetzen, um die Ausbreitung von Krankheiten wirksam zu bekämpfen.Der schiffsbasierte Transport wird in Zukunft wahrscheinlich nicht abnehmen, und unsere Fähigkeit, auf diese Epidemie der Korallenkrankheit zu reagieren, sowie unsere Fähigkeit, zukünftige Krankheitsausbrüche zu verhindern und/oder einzudämmen, hängt von einem umfassenden Management und der Durchsetzung von durch Menschen verursachten Maßnahmen ab Erregerquellen.Im Experimental Reef Laboratory (ERL) des Cooperative Institute for Marine and Atmospheric Studies (CIMAS) der University of Miami wurden zwei Ex-situ-Experimente zur Übertragung von Krankheiten durchgeführt.Kolonien der Korallenarten Orbicella faveolata und Pseudodiploria strigosa, die beide als anfällig für SCTLD2 gekennzeichnet sind, wurden von lokalen Riffstandorten in der Nähe von Miami, Florida, bezogen.Korallenkolonien wurden in Fragmente gleicher Größe (~ 5 cm2) aufgeteilt, wobei Sätze von vier Fragmenten aus der Elternkolonie für jede der Behandlungsgruppen in den jeweiligen Experimenten verwendet wurden.Die Fragmente durften sich sechs Monate lang im Labor akklimatisieren und wurden als gesund angesehen, da während dieser Zeit keine Anzeichen von SCTLD beobachtet wurden.Fragmente von zehn einzigartigen Kolonien von O. faveolata und acht P. strigosa wurden für vier Behandlungen verwendet (N = 72 Proben insgesamt): „gesundes Wasser“ (Wasser, das nicht Korallen ausgesetzt war), „Krankheitswasser“ (Wasser, das erkrankten Korallen ausgesetzt war), „UV-behandeltes Krankheitswasser“ (Wasser, das erkrankten Korallen ausgesetzt und dann durch ein UV-Wasserbehandlungssystem geleitet wird) und „direkte Übertragung von erkrankten Korallen“ (erkrankte Korallen berühren scheinbar gesunde Korallen direkt; Abb. 1).Korallen in der Behandlungsgruppe mit direkter Übertragung wurden verwendet, um zu bestätigen, dass die Krankheitsspenderkolonien tatsächlich in der Lage waren, SCTLD zu übertragen.Die experimentelle Apparatur ist vollständig in Studivan et al.12 beschrieben.Kurz gesagt, Korallenfragmente wurden unabhängig voneinander in 0,5-l-Behältern mit Durchflusswasserquellen untergebracht und unter Verwendung einer speziell angefertigten Vorrichtung in Kanälen aufgehängt, um konsistente Umgebungsparameter zu gewährleisten und das Risiko einer Krankheitsübertragung zwischen Schiffen zu minimieren.Die Tanktemperaturen wurden bei 29 °C gehalten, basierend auf den Umgebungsbedingungen des örtlichen Riffs zum Zeitpunkt der Experimente.Feldsammlungen wurden am 2. Juli 2021 in Broward County, Florida (26.1479, − 80.0939) durchgeführt, um acht Korallenkolonien der Art Montastraea cavernosa zu ernten, die sichtbare Läsionen von SCTLD für die Erzeugung von Krankheitswasser und Fragmente von Krankheitsspendern aufwiesen.Kleine Fragmente (~ 2 × 3 cm) einer der Krankheitsspenderkolonien wurden mit einer Diamantbandsäge für jede der experimentellen Korallen in den direkten Übertragungsbehandlungen für die jeweiligen Experimente geschnitten.Im Verlauf der Experimente wurde ein direkter Kontakt zwischen dem Krankheitsspender und den experimentellen Korallenfragmenten aufrechterhalten, und die Spenderfragmente wurden nach Bedarf nach dem vollständigen Gewebeverlust und der Sterblichkeit der Spenderfragmente ersetzt.„Gesundes“ und „Krankheitswasser“ wurden in getrennten 250-l-Laufbahnen unter Verwendung von auf 25 μm vorgefilterten Durchflusswassereingängen erzeugt, wobei sich die SCTLD-aufweisenden M. cavernosa-Korallenkolonien in der krankheitsausgesetzten Laufbahn befanden.Verteilersysteme wurden dann verwendet, um die „Krankheitswasser“-Behandlungen in unbehandeltes und UV-behandeltes Wasser für stromabwärts gelegene Korallenfragmente aufzuteilen.Das Verfahren zur Bestimmung der UV-Dosis ist in den Zusatzinformationen beschrieben.Kurz gesagt, die UV-Behandlung wurde unter Verwendung einer Inline-Sanitron-UV-Kammer (Atlantic Ultraviolet Corporation, Hauppauge, NY) erreicht, die mit einer Niederdruck-Quecksilberbirne ausgestattet war, die keimtötendes UV erzeugte, wenn Wasser durch die Kammer floss.Die Dosis-Wirkungs-Wirkung von kultivierten Bakterien (Escherichia coli) wurde gemessen, indem verdünnte Bakteriensuspensionen UV-Licht aus einer speziell angefertigten Lichtquelle mit kollimiertem Strahl ausgesetzt wurden, wobei die UV-Dosierung anhand der UV-Fluenz (mW cm-2) und der Belichtungszeit berechnet wurde nach etablierten Protokollen64.Die effektive Dosierung der UV-Kammer von Sannitron wurde unter Verwendung einer Standardkurve der Durchflussraten (d. h. Verweilzeit in der Kammer, bezogen auf die UV-Dosierung) für Bakterienkonzentrationen bestimmt, wobei eine Durchflussrate von ungefähr 11,4 L min-1 (~ 3 gal min -1) entsprach 50 mWs-1 cm-2 (ergänzende Abb. S1).Die Durchflussrate während des Krankheitsherausforderungsexperiments wurde mit einem Inline-Durchflussmesser überwacht.Das UV-Experiment wurde sechs Wochen lang durchgeführt, wobei die einzelnen Korallen täglich auf Krankheitszeichen überwacht wurden.Es wurden zahlreiche Schritte unternommen, um die Ausbreitung von Krankheiten unter den Behandlungsgruppen zu minimieren (z. B. vollständig redundante Umgebungsüberwachungsgeräte, Sterilisation von Handhabungswerkzeugen zwischen dem Eintauchen in Behandlungstanks, persönliche Schutzausrüstung).Nach der Beobachtung von SCTLD-Läsionen in Versuchskorallen wurden einzelne Korallenfragmente in 10 % Zink-gepuffertem Formalin für die Gewebehistologie konserviert.Korallen, die keine Anzeichen von SCTLD zeigten, wurden am Ende des Experiments auf die gleiche Weise konserviert.Die Daten zur Krankheitsübertragung wurden analysiert, indem zunächst die Anzahl der Tage zwischen der ersten Exposition gegenüber Krankheitsbehandlungen und sichtbaren Krankheitszeichen (z. B. weiße Läsionen, Gewebeverlust) quantifiziert wurde.Um die Zeit bis zum Auftreten von Läsionen ohne Einfluss fehlender Werte zu analysieren (dh wenn ein Fragment am Ende des Experiments keine sichtbaren Krankheitszeichen aufwies), war eine „Wasserdosis“ (dh Volumen in L) erforderlich, um sichtbare Zeichen zu initiieren wurde für alle Behandlungen unter Verwendung der konstanten Durchflussrate (0,2 L min-1) multipliziert mit der Anzahl der Tage bis zu den ersten Anzeichen oder der Gesamtzahl der Tage im Experiment für Korallen ohne Krankheitsanzeichen berechnet.Zehn O. faveolata- und sieben P. strigosa-Koloniefragmente wurden pro vier Behandlungen verwendet (N = 68 Proben insgesamt).„Gesundes“ und „Krankheit ausgesetztes“ Wasser wurde 16 Tage nach Beginn des UV-Experiments aus dem Krankheitsübertragungsapparat gesammelt.Wissenschaft.Wissenschaft.Mikrobiol.Mikrobiol.Mikrobiol.Mikrobiol.Mikrobiol.biol.biol.Nat.Wissenschaft.Wissenschaft.Wissenschaft.Wissenschaft.Wissenschaft.biol.Eng.