En ny studie av Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) och kollegor identifierade för första gången en omfattande konserverad grupp av bakterier inom friska knölvalars slag - det fuktiga andetag som valar sprutar ur sina blåshål när de andas ut. Forskningen publicerad 10 oktober, 2017, i mSystems , en öppen tidskrift för American Society for Microbiology.

Upptäckten av detta gemensamma respiratoriska "mikrobiom" kan fungera som en viktig ram för övervakning av hälsan hos denna och andra valarter. Precis som med människor, forskare säger att sammansättningarna av mikroorganismer som lever i och på valar - känd som mikrobiomer - kan spela en avgörande roll för deras allmänna hälsa, från att upprätthålla ett hälsosamt immunförsvar till att bekämpa sjukdomar.

"Lungsystemet är en vanlig plats för bakteriella infektioner hos valar, "säger WHOI -forskaren Amy Apprill, huvudförfattare till studien. I det samarbetande forskargruppen ingick också forskare från National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), SR3 Sealife -svar, Rehabilitering och forskning och Vancouver Aquarium.

"Vi ser tecken på andningssjukdomar ofta hos strandade och avlidna djur, "Tillägger Apprill." Tills nu, lite har varit känt om det normala andningsmikrobiomet hos friska valar. "

För att samla ett prov, traditionellt använder forskare en liten båt för att spåra valen. En gång tillräckligt nära, de samlar ett prov genom att hålla en lång stolpe med en stor petriskål vid spetsen, så nära blåshålet som möjligt. Det är ett effektivt tillvägagångssätt, men det finns potential att förändra valens beteende och stressnivå med båtmetoden.

Samarbetsteamet ville ha ett mindre påträngande sätt att samla in nödvändiga data för att bedöma valarnas hälsa i naturen, så de vände sig mot himlen och lite högteknologisk utrustning-en skräddarsydd, fjärrstyrd, sex-rotor hexakopter.

Efter att ha samlat sitt första prov i Patagonien i början av 2015, WHOI -biologen Michael Moore, NOAA -forskaren John Durban och SR3:s Holly Fearnbach lyckades upprepade gånger med att använda denna teknik för att prova slag från knölvalar utanför Cape Cod sent samma år.

"Vi använde drönaren för att ta flygbilder av valarna, så att vi kan bedöma kroppens tillstånd, säger Durban, en medförfattare av tidningen. "På grund av vår hexakopters stabila flygprestanda, vi lärde oss snabbt att vi på ett tillförlitligt sätt kunde flyga genom valslag utan att störa djuren. "

När valen väl är synlig i ramen på kameran som är monterad på botten av hexakoptern, högupplösta flygbilder tas för senare analys av kroppsförhållanden och allmän hälsa.

Med hjälp av Fearnbachs specifika positioneringsriktningar, som ropas ut i en snabb takt som kan konkurrera med en veteran auktionsförrättares, Durban lotsar hexakoptern flera meter över blåshålet. En del av slaget landar på en steriliserad petriskål som är fäst på toppen av drönaren.

"Valarna verkar inte veta att flygplanet är där, "säger Moore, en medförfattare av tidningen. "Vi vill studera valhälsa, men inte påverka deras beteende. Drönaren hjälper oss att göra just det. "

Blåsprov samlades in från två olika puckelryggpopulationer:17 från valar i kustvatten utanför Cape Cod, Ma. och nio från valar i vatten runt Vancouver Island, Kanada. Teamet sekvenserade sedan det genetiska materialet som finns i blåsproverna för att avgöra vilka typer av mikroorganismer som lever i en vals luftvägar.

"Vi blev förvånade över att hitta ett mikrobiom som såg väldigt annorlunda ut än havsvatten, "Apprill säger." Det är riktigt spännande eftersom det visar att vi får en tydlig signal om ett mikrobiom som kommer från djuret. "

Apprill och WHOI:s laboratoriekollega Carolyn Miller identifierade 25 bakteriegrupper som finns i alla valproverna - ett konserverat eller "kärna" mikrobiom.

"Detta tyder starkt på att oavsett var djuret bor, eller till och med deras ålder eller kön, de har ett gemensamt slagmikrobiom, "Säger Apprill.

Inom kärngruppen på 25 mikrobiella arter, forskarna hittade 20 sekvenser som liknar mikrober associerade med andra marina däggdjur. De mest delade egenskaperna hittades i en mikrobiomdataset som kom från blåshålen hos flasknosdelfiner, som också är den mest jämförbara datauppsättningen som är tillgänglig just nu.

Nästa, forskarna kommer att ta prover från valar med dåligt kroppskondition, möjligen tecken på sjukdom, att jämföra mikrober som finns i deras slag med de friska valarnas. De skulle också vilja utöka sekvensbestämningen till att omfatta virus och svampar, eftersom denna studie enbart fokuserade på bakterier och archaea, encelliga mikroorganismer som liknar bakterier.

"Från denna studie, vi har en bra uppfattning om vad som är normalt, frisk valmikrobiom ser ut. Nu måste vi förstå hur mikrobiomen för en ohälsosam val ser ut, "Apprill säger." Denna jämförelse är avgörande för hälsoövervakning och upptäckt av sjukdomar. "

Det kan också visa sig vara avgörande för dessa hotade valars överlevnad. Det senaste året har varit särskilt svårt för både pucklar och nordatlantiska höghvalar. Under de senaste 19 månaderna har åtminstone 53 knölryggar dog längs Atlantkusten, uppmanar NOAA att förklara en "ovanlig dödshändelse".

En ovanlig dödshändelse har deklarerats även för den nordatlantiska höghvalen. Minst 15 nordatlantiska höghvalar har dött sedan mitten av april i en befolkning som nu är färre än 450.

Mer än hälften av de rätta whiles dör i kollisioner med fartyg eller genom att fastna i fiskeredskap. Dessutom, klimatförändringar och ett uppvärmande hav kan minska och flytta platsen för deras huvudsakliga matkälla - små kräftdjur som kallas copepods - och lämna några rätt valar undernärda och mindre förmåga att reproducera sig.

"Det finns väldigt få sätt att samla användbar data från levande stora valar till sjöss, "Moore tillägger." Detta verktyg har potential att vidga vårt perspektiv på storvalshälsa. "