Antarktiska fiskar har utvecklats för att överleva – och frodas – under outhärdliga förhållanden. De försörjer sig vid minusgrader, minusgrader i det isfyllda södra havet, och de hindrar deras kroppar från att frysa fast genom att producera ett frostskyddsprotein i blodet.

Men nu står antarktiska fiskar inför ett nytt hot:en ny sjukdom som involverar stora hudtumörer.

Northeasterns H. William Detrich, professor emeritus i biokemi och marinbiologi, och hans antarktiska fältforskarteam 2018 upptäckte en ny sjukdom som drabbade ett stort antal fiskar som tillhör två olika arter, rapporterat i en artikel publicerad i tidskriften iScience . Patogenen som var fel var tidigare okänd för vetenskapen.

"Detta kan vara en tidig varningssignal om effekterna av havsuppvärmningen", säger Detrich, en författare på tidningen. Eftersom polarområdena, både marina och terrestra, värms upp snabbare än tempererade zoner, fungerar de som klockslag för effekterna av klimatförändringar, säger han.

Om, som forskarna misstänker, stressen från klimatförändringarna är det som orsakade detta nya sjukdomsutbrott, "Detta är ett potentiellt exempel på vad vi kan förvänta oss att se på mer tempererade breddgrader", säger Detrich. "Denna upptäckt gör det desto viktigare att människor är medvetna om potentialen för klimatstressmedierad sjukdom" i Antarktis och utanför.

Forskarna upptäckte sjukdomsutbrottet 2018 under en forskningskryssning längs den västantarktiska halvön, ledd av Dr Thomas Desvignes från University of Oregon, huvudförfattare till studien och medlem av Detrichs fältforskarteam. (Detrich bad Desvignes att ta över som ledare för fältforskargruppen efter att Detrich blev ur funktion på grund av en tidigare olycka till sjöss.) Som Desvignes, tillsammans med John Postlethwait, också från University of Oregon och senior författare till studien. , och teamet fångade hundratals fiskar en natt i Andvord Bay, märkte de snabbt att många av dem hade tumörer.

"Ibland kommer du att se en fisk som verkar vara onormal, verkar ha en cancer eller annan sjukdom, men det är väldigt, väldigt sällsynt", säger Detrich, som har gjort fältarbete på den västra Antarktiska halvön sedan 1983 och lett många forskningar. expeditioner i området.

Teamet samlade in både frisk fisk och fisk med tumörer för att analysera senare. Med hjälp av prover som returnerades till USA, med hjälp av virologen Arvind Varsani från Arizona State University, utförde Desvignes först en metagenomisk studie för att avgöra om ett virus orsakade tumörerna. Ingen upptäcktes. Istället fann de att en mikrobiell parasit var boven.

Parasiten i fråga kallas en "X-cell", som är känd för att infektera andra fiskar och orsaka tumörer som de som forskarna hittade på huden hos de två antarktiska fiskarterna, säger Detrich. Men DNA:t från denna specifika X-cellsparasit, en encellig eukaryot, avslöjade att det är en tidigare oupptäckt art.

"Det är det första exemplet som vi någonsin har sett på ett stort sjukdomsutbrott bland [antarktiska] fiskar," säger Detrich. "I grund och botten har ingen någonsin sett det här. Nu är frågan förstås varför?"

Teamets arbetshypotes är att uppvärmningen som sker i södra oceanen sätter fysiologisk stress på djuren, och detta kan minska fiskens motståndskraft mot infektion av parasiterna, säger han. Det är också möjligt att de förändrade miljöförhållandena i södra oceanen påverkar parasiterna för att förbättra dess spridning eller smittsamhet.

"Du kan komma med andra hypoteser," säger Detrich. Kanske har någon dumpat ett cancerframkallande ämne eller annat toxin i viken där dessa tumörfyllda fiskar hittades, även om detta är extremt osannolikt med tanke på isoleringen av platsen. Det kan också vara så att parasiterna har långa livscykler och visar sig i sjukdomsutbrott med många års mellanrum. Snarare verkar klimatförändringen vara den mest sannolika utlösaren, säger Detrich.

Nästa steg för att etablera eller avskaffa kopplingen mellan varmare vatten och sjukdomar skulle vara att genomföra laboratorieexperiment på fisken som involverar infektion med X-celler vid olika temperaturer, enligt Detrich.

Skulle ett orsakssamband fastställas, säger han, "Detta är ett smakprov på vad som kommer från ett område som är mycket understuderat och pekar på den potentiella skadan över hela planeten från sjukdomar som främjas av klimatförändringar."