I Schweiz – för att inte tala om resten av Europa och USA – faller sötvattensfiskar offer för en dödlig sjukdom som frodas på sommaren och vilande på vintern. Den orsakas av en parasit som trivs i floder och angriper framför allt laxfisk. Forskare från EPFL, EAWAG och FIWI har tagit fram en matematisk modell för att förutsäga utbrott som en del av ett treårigt gemensamt forskningsprogram.

Sötvattensfiskar är sårbara för en parasit som kallas Tetracapsuloides bryosalmonae. Denna parasit, som inte har någon effekt på människor, orsakar proliferativ njursjukdom (PKD) – som är mycket smittsam och kan utplåna hela fiskpopulationer. I Schweiz, denna säsongsbetonade sjukdom har upptäckts hos regnbåge, öring och röding. Det har identifierats som en av huvudorsakerna till nedgången i fiskpopulationer under de senaste decennierna och har spelat en stor roll i utrotningen av lokala endemiska arter.

Forskare från EPFL, EAWAG, det schweiziska federala institutet för vattenvetenskap och teknik (EAWAG) och University of Berns Center for Fish and Wildlife Health (FIWI tillbringade tre år med att studera den 50 km långa Wiggerfloden – som korsar kantonerna Aargau och Luzern i Alpen foten – och dess vattendelare. I sitt arbete, de visar hur både rumsliga och miljömässiga egenskaper hos flodsystem kan användas för att bättre förstå epidemiologin och dynamiken hos vattenburna sjukdomar. De utvecklade också en matematisk modell som förutsäger hur och var T. bryosalmonae kommer att förorena sin miljö.

Genom att skapa sin epidemiologiska modell, forskarna var tvungna att ta hänsyn till parasitens komplexa livscykel. Den uppträder först hos mossor – små djur fästa vid stenar på flodbotten. Parasiterna utsöndras sedan i flodvattnet som sporer och kommer in i fiskar genom deras gälar och slemhinnor, där sjukdomen först bryter ut innan den angriper njurarna. Sporerna frigörs sedan genom fiskurin och kan, i muterad form, infektera kolonier av mossor. Detta innebär att parasiten behöver både mossor och fiskar för att föröka sig och mutera.

T. bryosalmonae-kontamination ger få symtom i kallt vatten men blir uppenbar när vattentemperaturen håller sig över 15 grader Celsius i flera veckor. Dess dödliga effekt på både odlad och vild fisk varar därför från sommaren till tidig höst. Infekterade fiskar som klarar av att överleva kan fortsätta att utsöndra sporer under flera säsonger. Forskarna var tvungna att titta på alla sådana biologiska faktorer för att modellera utbrott.

"Vi valde flera sträckor längs Wigger och i vattendelaren där vi tog fiskprover, mätte koncentrationen av både bryozoer och parasit-DNA i vattnet, och beräknade de hydrologiska och geomorfologiska variablerna, säger Luca Carraro från EPFL:s Laboratory of Ecohydrology. Det visar sig att parasiten frodas i moräner, där de är skyddade från strömmar. Detta fynd måste bekräftas, dock, och det finns ingen brist på floder som är angripna av parasiten att testa den i. Som en del av deras letande, forskarna behövde också inkludera en rad befintliga data i sina resultat för att ta hänsyn till klimatförändringar och vattentemperaturer, och hitta ett sätt att införliva den mängd data som samlats in av forskarsamhället i sin modell.

För att hjälpa till att förutsäga spridningen av bryozokolonier över vattendelaren, forskarna tog också fram en modell som tolkar koncentrationen av DNA som mäts i vattenproverna. Förutom dess relevans för PKD, denna modell kan komma till nytta i ett antal ekohydrologiska tillämpningar för att lokalisera antingen invasiva eller snart utdöda arter i sötvattenshabitat.

I detta skede är det omöjligt att bekämpa sjukdomen i dess naturliga omgivning. Men det schweiziska federala veterinärkontoret vill vara säker på att all fisk som förs in i floder för återbefolkningsändamål kontrolleras noggrant för att säkerställa att de är fria från parasiterna.