The Mystery of the Mass Sea Urchin Die off Unraveled
Dutch below
Long-spined sea urchins (Diadema antillarum) help maintain healthy coral reefs by grazing on algae. In 2022, there was a die-off of long-spined sea urchins in the Caribbean. A team of researchers has recently uncovered that a ciliary animal- a microscopic single-celled organism- was causing this die off. This is an important first step towards predicting and possibly preventing these types of disease outbreaks in the future.
Diadema antillarum. Photo credit: Alwin Hylkema
Diadema sea urchins play a critical role in maintaining healthy coral reefs. Diadema sea urchins help sustain the delicate balance within the coral reef by grazing on algae, which are the main competitors of corals for space and light. In the mid-1980s, a disease swept through the Caribbean, wiping out nearly the entire sea urchin population.
A new mass die off was first observed in January 2022 in the US Virgin Islands. Over the next four months, these mass die offs were observed throughout the Caribbean, spanning more than 1,300 km from north to south and 2,500 km from east to west. These disease symptoms observed in the 2022 mass die-off were very similar to those observed during the die-off in the 1980s. Infected sea urchins quickly became ill and up to 99% of a population died within a few weeks.
Unraveling the Mystery
An international team of scientists, including researchers from Van Hall Larenstein University of Applied Sciences and Wageningen University, have now established that a ciliate (a single-celled organism characterized by the presence of hair-like structures) was responsible for the mass mortality. This was found by comparing the genetic material of healthy and sick sea urchins with all kinds of potential pathogens. A ciliary animal (Philaster sp.) was present in all diseased sea urchins and absent in healthy sea urchins from other sites.
The pathogen was then isolated in Florida and healthy sea urchins exposed to it in the lab soon showed the same disease symptoms. Subsequently, the cilia were found in the diseased sea urchins, providing clear evidence that these cilia were the primary pathogen causing the mass death.
Sick sea urchin. Photo credit: Alwin Hylkema
Next Steps
This discovery has now been published and represents an important first step towards predicting and possibly preventing these types of disease outbreaks in the future. This is essential, as the grazing activities of the Diadema sea urchins are crucial for the conservation of the Caribbean coral reefs.
Restoration
Fortunately, some Diadema populations have survived. In the RAAK Pro Diadema project Van Hall Larenstein University works closely together with other research institutes and local partners to restore long spined sea urchin populations on the coral reefs around Saba and St. Eustatius. This project is showing promising results in supporting regional efforts for restoring degraded coral reefs in the Caribbean.
DCNA
The Dutch Caribbean Nature Alliance (DCNA) supports science communication and outreach in the Dutch Caribbean region by making nature related scientific information more widely available through amongst others the Dutch Caribbean Biodiversity Database, DCNA’s news platform BioNews and the press. This article contains the results from several scientific studies but the studies themselves are not DCNA studies. No rights can be derived from the content. DCNA is not liable for the content and the in(direct) impacts resulting from publishing this article.
For more information:
Or check out the Special Edition BioNews covering last year’s Diadema die offs https://dcnanature.org/special-edition-diadema
Diadema zee-egels (Diadema antillarum) helpen gezonde koraalriffen te behouden door op algen te grazen. In 2022 was er een uitsterving van Diadema zee-egels in het Caribisch gebied. Een team van onderzoekers heeft onlangs ontdekt dat een ciliaat, een microscopisch klein eencellig organisme, deze uitsterving veroorzaakte. Dit is een belangrijke eerste stap om dit soort ziekte-uitbraken in de toekomst te voorspellen en mogelijk te voorkomen.
Diadema antillarum. Foto: Alwin Hylkema
Diadema zee-egels spelen een cruciale rol bij het behoud van gezonde koraalriffen. Diadema zee-egels helpen het delicate evenwicht binnen het koraalrif te behouden door te grazen op algen, de belangrijkste concurrenten van koralen voor ruimte en licht. Halverwege de jaren tachtig raasde een ziekte door het Caribisch gebied en roeide bijna de hele zee-egel populatie uit.
Een nieuwe massale uitsterving werd voor het eerst waargenomen in januari 2022 op de Amerikaanse Maagdeneilanden. Gedurende de volgende vier maanden werden deze massale uitstervingen waargenomen in het hele Caribisch gebied, verspreid over meer dan 1.300 km van noord naar zuid en 2.500 km van oost naar west. Deze ziektesymptomen die werden waargenomen tijdens de massale afsterving in 2022 leken sterk op de symptomen die werden waargenomen tijdens de afsterving in de jaren tachtig. Geïnfecteerde zee-egels werden snel ziek en tot 99% van de zee-egel populatie stierf binnen enkele weken.
Het mysterie ontrafelen
Een internationaal team van wetenschappers, waaronder onderzoekers van Hogeschool Van Hall Larenstein en Wageningen Universiteit, heeft nu vastgesteld dat een ciliaat (een eencellig organisme gekenmerkt door de aanwezigheid van haarachtige structuren) verantwoordelijk was voor de massale sterfte. Dat bleek door het erfelijk materiaal van gezonde en zieke zee-egels te vergelijken met allerlei potentiële ziekteverwekkers. Een ciliaat (Philaster sp.) was aanwezig in alle zieke zee-egels en afwezig in gezonde zee-egels van andere vindplaatsen.
De ziekteverwekker werd vervolgens geïsoleerd in Florida en gezonde zee-egels die eraan werden blootgesteld in het laboratorium vertoonden al snel dezelfde ziektesymptomen. Vervolgens werden de ciliaten gevonden in de zieke zee-egels, wat een duidelijk bewijs was dat deze ciliaten de primaire ziekteverwekkers waren die de massale sterfte veroorzaakte.
Diadema antillarum. Foto: Alwin Hylkema
Volgende stappen
Deze ontdekking is nu gepubliceerd en vormt een belangrijke eerste stap in de richting van het voorspellen en mogelijk voorkomen van dit soort ziekte-uitbraken in de toekomst. Dit is essentieel, aangezien het grazen van de Diadema zee-egels cruciaal is voor het behoud van de Caribische koraalriffen.
Restauratie
Gelukkig hebben sommige Diadema populaties het overleefd. In het RAAK Pro Diadema-project werkt Hogeschool Van Hall Larenstein nauw samen met andere onderzoeksinstituten en lokale partners om populaties Diadema zee-egels op de koraalriffen rond Saba en Sint Eustatius te herstellen. Dit project laat veelbelovende resultaten zien bij het ondersteunen van regionale inspanningen voor het herstel van aangetaste koraalriffen in het Caribisch gebied.
DCNA
De Dutch Caribbean Nature Alliance (DCNA) ondersteunt wetenschapscommunicatie en outreach in de Nederlandse Caribische regio door natuurgerelateerde wetenschappelijke informatie breder beschikbaar te maken via onder andere de Dutch Caribbean Biodiversity Database, DCNA’s nieuwsplatform BioNews en de pers. Dit artikel bevat de resultaten van verschillende wetenschappelijke onderzoeken, maar de onderzoeken zelf zijn geen DCNA-onderzoeken. Aan de inhoud kunnen geen rechten worden ontleend. DCNA is niet aansprakelijk voor de inhoud en de indirecte gevolgen die voortvloeien uit het publiceren van dit artikel.
Voor meer informatie:
Of bekijk de Special Edition BioNews over de Diadema die-offs.
Published in BioNews 64