Dieser Highschool-Schüler gewann 10.000 Dollar, weil er in seiner Heimatstadt Hawaii einen mysteriösen Ausbruch von Meeresschildkrötensterben beobachtete und beschloss, etwas dagegen zu unternehmen

• Maddux Alexander Springer war beim Freitauchen auf Hawaii, als ihm Grüne Meeresschildkröten mit riesigen Tumoren auffielen.
• Er erforschte die Krankheit zweieinhalb Jahre lang und entdeckte ihre wahrscheinliche Ursache sowie eine Lösung.
• Er gewann einen Hauptpreis bei der Regeneron International Science and Engineering Fair und sicherte sich damit 10.000 US-Dollar für das College.

Maddux Alexander Springer verbrachte seine pandemiefreie Zeit im blauen Wasser von Oahu.

Jeden Tag ließ der Highschool-Schüler die Seepferdchen, Aale und Kraken in seinen heimischen Aquarien, ging ein kurzes Stück zur Kāneʻohe Bay und ging Freitauchen.

„Es ist fast so, als wäre man ein Außerirdischer“, sagte der heute 18-jährige Springer gegenüber Business Insider. „Man ist ganz allein in einer Umgebung, in die man eigentlich nicht hineingehört.“

Manchmal kam es ihm jedoch so vor, als würde er durch einen Friedhof tauchen. Immer wieder sah er grüne Meeresschildkröten mit blumenkohlartigen Tumoren.

„Es waren einfach nur eklige Massen, die zwischen der Größe eines Pennys und eines Footballs lagen. Und sie würden die grünen Meeresschildkröten einfach einkapseln“, sagte er. „Sie sind auf ihren Augen, ihrer Haut, ihren Flossen, überall. Und es würden einfach Schildkröten auf dem Meeresboden liegen, die mit diesen Tumoren einfach sterben.“

Er begann, das Internet nach einer Antwort zu durchforsten. Die Schildkröten litten an einer Krankheit namens Fibropapillomatose, kurz FP. Sie befällt bis zu 97 % aller Meeresschildkröten, aber laut der National Oceanic and Atmospheric Administration ist den Wissenschaftlern noch nicht ganz klar, was die Ausbreitung der Krankheit verursacht.

Diese enttäuschende Google-Suche veranlasste Springer zu einer zweieinhalb Jahre dauernden Untersuchung. Grüne Meeresschildkröten sind für die Gesundheit der Riffe weltweit von entscheidender Bedeutung, da sie Algen fressen, die die Korallen sonst ersticken würden. Letztlich ist FP eine Bedrohung für Korallenriffe überall auf der Welt, die bereits durch steigende Meerestemperaturen und Versauerung belastet sind.

Springer ist möglicherweise der Ursache für die Ausbreitung der Krankheit auf Oahu auf den Grund gegangen. Und was noch besser ist: Er hat eine klare Lösung gefunden.

Letzte Woche gewann er für seine Arbeit, die er zusammen mit über tausend Studenten auf der Regeneron International Science and Engineering Fair vorstellte, den mit 10.000 Dollar dotierten Peggy Scripps Award für Wissenschaftskommunikation. Das Geld ist für die postsekundäre Ausbildung bestimmt, aber er hofft, dass der Preis auch die Aufmerksamkeit auf FP und die Notlage der Meeresschildkröten lenken wird.

„Es war ein unglaubliches Gefühl, meine Forschung bestätigt zu sehen“, sagte er. „Es ist schon sehr lange her, dass ich das Gefühl hatte, dass meine Forschung etwas verändern kann.“

Ein biologisches Rätsel lösen

Zu Beginn seiner Untersuchung beantragte Springer Genehmigungen für eine Biopsie der Tumore der Schildkröten. Doch diese wurden ihm verweigert.

Entschlossen, nicht aufzugeben, machte er sich auf die Suche nach einer nicht-invasiven Methode für seine Forschung. Er zog seine Tauchausrüstung an und installierte bewegungsempfindliche Unterwasserkameras, um Fotos von Grünen Meeresschildkröten zu schießen.

Die von FP verursachten Tumore können sich nur dann im Inneren bilden, wenn sie sich bereits äußerlich gebildet haben. Diese Bilder ermöglichten ihm also eine Zählung aller mit FP infizierten Schildkröten in der Kāneʻohe Bay. Die Daten bestätigten seine vorherigen Beobachtungen – FP war weit verbreitet.

Doch das Herpesvirus, das FP verursacht, muss durch einen externen Faktor aktiviert werden, bevor es diese Tumore bilden kann. Frühere Biopsien von Tumoren bei Grünen Meeresschildkröten hatten gezeigt, dass diese hohe Konzentrationen der Aminosäure Arginin enthielten. Vielleicht war das der Auslöser, doch woher sollten die Schildkröten so viel Arginin bekommen?

Algen sind die Hauptnahrungsquelle der Meeresschildkröten, und sie sind nicht wählerisch. Sie fressen jede Art, die ihnen zur Verfügung steht. Durch eine Fotountersuchung fand Springer heraus, dass die meisten Algen in der Kāneʻohe Bay invasiv sind.

Diese invasive Alge kann Abwasser außerordentlich gut absorbieren. Tatsächlich absorbiert sie 11-mal mehr als einheimische Algen und wandelt den im Abwasser enthaltenen Stickstoff in Arginin um, das die Alge in ihrem Gewebe speichert, sagte Springer.

Tatsächlich gab es auf Oahu eine wahrscheinliche Quelle für ins Meer gelangende Abwässer.

„In der Kāneʻohe Bay und auf Hawaii insgesamt sind Senkgruben ein riesiges Problem“, sagte Springer.

Senkgruben sind Gruben, die unter Häusern gegraben werden, um Abwasser zu sammeln. Sie sind nicht abgeschirmt, und so sickert verunreinigtes Wasser in Hawaiis porösen, vulkanischen Boden. Bei Flut wird dieses Abwasser ins Meer gesaugt.

400 Stunden Tauchen auf der Suche nach Algen

Springer hatte seine Vermutungen, aber er musste sie überprüfen.

Also verbrachte er seine Wochenenden und Abende nach der Schule damit, Algenproben zu sammeln, sie zu trocknen und zu Pulver zu zermahlen. Dann schickte er sie in ein Labor, wo sie durch ein Massenspektrometer geleitet wurden, ein Gerät, das die Elemente einer Substanz aufdeckt.

Er suchte nach einem bestimmten Stickstoffisotop, das mit menschlichem Abwasser in Verbindung steht, und fand es. Das bestätigte, dass die Algen tatsächlich Abwasser absorbierten.

Das Futter für die Meeresschildkröten war reich an FP-verursachendem Arginin.

Nach zweieinhalb Jahren und 400 Tauchstunden fand Springer einen Zusammenhang zwischen der grassierenden FP in der Kāneʻohe-Bucht und der Abwasserverschmutzung.

Die Forschungsarbeiten der Studenten am ISEF unterliegen nicht dem Peer-Review-Standard, den Studien in wissenschaftlichen Zeitschriften wie Nature erfüllen müssen. Um den von Springer entdeckten kausalen Zusammenhang zu bestätigen, sind weitere Untersuchungen erforderlich.

“Ich glaube, diese Studie zeigt, dass es einen signifikanten Zusammenhang zwischen Abwasseremissionen und dieser Krankheit gibt”, sagte Springer. Ohne Intervention befürchtet er, dass das gesamte marine Ökosystem zerstört wird.

Rettung der Meeresschildkröten Hawaiis

Nach Angaben des hawaiianischen Gesundheitsministeriums gibt es auf Hawaii insgesamt 88.000 Senkgruben, davon allein 11.000 auf Oahu.

Springer sagt, die Lösung liege darin, diese Senkgruben zu beseitigen und das Abwasser der Haushalte in Kläranlagen umzuleiten. So könne man verhindern, dass das kontaminierte Wasser Hawaiis Ozeane verschmutzt und Meeresschildkröten krank macht.

Der Bau von Kläranlagen und der notwendigen Infrastruktur, um das Abwasser dorthin zu transportieren, wäre teuer, räumte Springer ein. Aufgrund seiner Untersuchungen ist er jedoch der Ansicht, dass dieses Problem dringend angegangen werden muss.

„Wenn es so weitergeht und wir weiterhin einfach ungeklärtes Abwasser in die Bucht einleiten, wird die Umweltzerstörung beispiellos sein“, sagte er.

Doch nicht nur die Kosten stehen dem im Weg. 2017 verabschiedete Hawaiis Parlament das Gesetz 125, das den Staat bis 2050 davon abhält, Senkgruben zu entfernen. Für Springer ist das noch lange nicht genug.

„Hawaii muss einfach wirklich etwas unternehmen und das Geld auf den Tisch legen. Ich weiß, dass es teuer wird, aber am Ende wird es sich lohnen, denn 2050 ist ein inakzeptables Datum und es muss jetzt geschehen, sonst wird es zu unvorhergesehenen Umweltzerstörungen kommen“, sagte er.

Derzeit erwägt der Landtag einen Gesetzentwurf, der ab 2025 „Umweltverschmutzungsgebühren“ für Hausbesitzer mit Senkgruben einführen würde. Dieses Geld würde in einen neuen Fonds fließen, der die Auswirkungen von Senkgruben mildern soll. Honolulu Civil Beat berichtet.

Dies mag zwar ein Schritt in die richtige Richtung sein, doch Springer hofft, dass seine Forschung dazu beitragen wird, die Aufmerksamkeit stärker auf die Dringlichkeit dieses Problems zu lenken.

„Ich möchte wirklich nur das Bewusstsein dafür schärfen, dass dies ein Problem ist und dass es nur durch ein Eingreifen der Regierung gelöst werden kann“, sagte er.

Springer plant, seine wissenschaftliche Karriere an der Oregon State University fortzusetzen, wo er einen Bachelor-Abschluss in Meeresbiologie anstrebt.

„Ich freue mich darauf, neue Orte zu erkunden und mehr Forschung zu neuen bestehenden Problemen zu betreiben, denn Forschung ist problemorientiert“, sagte er. „Ich denke, es wird eine unterhaltsame Möglichkeit sein, mehr in die Forschung einzusteigen und tiefer in die Probleme einzutauchen, die unsere Umwelt grundlegend kontrollieren und unser Ökosystem steuern.“

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