伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)及其同事进行的一项新研究首次发现了健康座头鲸的大量保存细菌 - 鲸鱼在呼气时从其气孔中喷出的湿润气息。该研究于2017年10月10日发表在美国微生物学会开放获取期刊mSystems上。

这种共享的呼吸“微生物组”的发现可以作为监测这种和其他鲸鱼物种健康的重要框架。与人类一样，科学家们表示，生活在鲸鱼中和鲸鱼身上的微生物 - 被称为微生物组 - 可能在其整体健康状况中起着至关重要的作用，从维持健康的免疫系统到抵抗疾病。

“肺部系统是鲸鱼细菌感染的常见部位，”该研究的第一作者，WHOI研究员Amy Apprill说。合作研究团队还包括来自国家海洋和大气管理局(NOAA)，SR3海洋生物响应，恢复和研究以及温哥华水族馆的科学家。

“我们经常在滞留和死亡的动物身上看到呼吸系统疾病的证据，”Apprill补充道。“到目前为止，人们对健康鲸鱼的正常呼吸微生物群知之甚少。”

为了收集样本，传统上研究人员使用一条小船来追踪鲸鱼。一旦足够接近，他们通过在其尖端处保持带有大培养皿的长杆来收集样品，尽可能靠近气孔。这是一种有效的方法，但是有可能通过船只方法改变鲸鱼的行为和压力水平。

协作团队希望以较少侵入性的方式收集必要的数据来评估野外鲸鱼的健康状况，因此他们转向天空和一些高科技设备 - 定制的，遥控的六转子六轴飞行器。

在2015年初收集他们在巴塔哥尼亚的第一个样本后，WHOI生物学家Michael Moore，NOAA研究员John Durban和SR3的Holly Fearnbach多次成功地使用这种技术来测量当年晚些时候在科德角附近的座头鲸的打击。

“我们使用无人机拍摄鲸鱼的航拍图像，以便我们可以评估身体状况，”该论文的共同作者德班说。“由于我们的六轴飞行器具有稳定的飞行性能，我们很快就知道我们可以在不打扰动物的情况下可靠地通过鲸鱼飞行。”

一旦鲸鱼在安装在六轴飞行器底部的摄像机框架中可见，就会拍摄高分辨率的航拍图像，以便以后分析身体状况和整体健康状况。

在费恩巴赫特定的定位方向的帮助下，德班飞行员在气孔上方几英尺的地方驾驶着六位直升机。一些打击落在无菌培养皿上，附着在无人机顶部。

“鲸鱼似乎不知道飞机在那里，”该论文的合着者摩尔说。“我们想研究鲸鱼的健康，但不会影响他们的行为。无人机可以帮助我们做到这一点。”

从两个不同的驼背种群中收集了爆炸样本：17个来自马萨诸塞州科德角附近沿海水域的鲸鱼。加拿大温哥华岛附近海域的鲸鱼有九只。然后，研究小组对吹气样本中的遗传物质进行了测序，以确定鲸鱼呼吸道中的微生物种类。

“我们惊讶地发现一种与海水非常不同的微生物组，”Apprill说。“这真的令人兴奋，因为它表明我们正在获得一个来自动物的微生物组的明确信号。”

Apprill和WHOI实验室的同事Carolyn Miller确定了所有鲸鱼样本中存在的25个细菌群 - 一个保守的或“核心”的微生物组。

“这有力地表明，无论动物的生活地点，甚至他们的年龄或性别，他们都有一个共同的吹微生物组，”Apprill说。

在25个微生物物种的核心组中，研究人员发现20个序列与其他海洋哺乳动物相关的微生物相似。最常见的特征是在来自宽吻海豚的气孔的微生物组数据集中发现的，这也是目前最具可比性的数据集。

接下来，研究人员将采集身体状况不佳的鲸鱼样本，这可能是疾病的指示，以便比较他们的健康鲸鱼的微生物。他们还希望扩大测序工作以包括病毒和真菌，因为这项研究只关注细菌和古细菌，与细菌类似的单细胞微生物。

“从这项研究中，我们很清楚正常，健康的鲸鱼微生物群是什么样的。现在我们需要了解不健康鲸鱼的微生物群是什么样的，”Apprill说。“这种比较对于健康监测和疾病检测至关重要。”

它也可能证明对这些濒临灭绝的鲸鱼的生存至关重要。驼背和北大西洋露脊鲸的过去一年特别困难。在过去的19个月中，大西洋沿岸至少有53只座头鲸死亡，促使NOAA宣布“不寻常的死亡事件”。

北大西洋露脊鲸也宣布了一次不寻常的死亡事件。自4月中旬以来，至少有15只北大西洋露脊鲸死亡，现在人口不到450只。

超过一半的人在与船只发生碰撞或与渔具纠缠在一起时死亡。此外，气候变化和海洋变暖可能正在减少和改变其主要食物来源的位置 - 称为桡足类的小型甲壳类动物 - 使一些露脊鲸营养不良，繁殖能力下降。

“很少有方法可以从海上活体大型鲸鱼那里收集有用的数据，”摩尔补充道。“这个工具有可能拓宽我们对大鲸健康的看法。”