Losos, vzgojen v ujetništvu, epigenetsko drugačen od njihovih divjih sorodnikov • Aliona Sukhoputova • Znanstvene novice o "Elementih" • Genetika, evolucija, ihtiologija

Losos, vzgojen v ujetništvu, epigenetsko različen od njihovih divjih sorodnikov

Sl. 1. Losos, vzgojen v ujetništvu, je označen z odrezavanjem maščobne plasti (žlebasti plavuti). Na levi – fleksi, stopnja življenjske dobe rib, pri kateri se pojavi oznaka; na desni – Lososni losos, ulovljen iz oceana z ali brez oznake. Slike od captainquinn.com in wdfw.wa.gov

V 20. stoletju je človeštvo ugotovilo škodo, ki jo je povzročila naravna populacija lososa zaradi nenadzorovanega ribolova. Obstajali so programi za obnovitev števila različnih vrst atlantskega lososa: jajca in mladiči pridelujejo v posebnih pogojih in se nato spustijo v naravo. Kljub nenehnemu izboljšanju programov vzreje je losos v ujetništvu še vedno manj prilagojen življenju v oceanu kot divji. Nova študija je pokazala, da je eden od glavnih razlogov za zmanjšano prilagodljivost lososa v ujetništvu epigenetske spremembe. Umetne razmere v zgodnjih fazah privedejo do zmanjšanja aktivnosti genov, katerih delo je potrebno za prilagajanje na morsko vodo, pravilno delovanje mišic itd.

Človeštvo že več kot sto let vzreja lososa, v zadnjem času pa delež ribištva predstavlja približno 70% svetovnega ulova te ribe.Še pred 40 leti je bilo na ta način pridelano manj kot četrtino lososa, kljub dejstvu, da se je v tem času skupni ulov povečal skoraj 4-krat (od 750 tisoč ton do več kot 3 milijone ton). Ribe v ujetništvu tudi ribe dopolnjujejo naravne populacije, ki so bile v XX. Stoletju močno prizadete zaradi množičnega ribolova.

Prej je bil življenjski cikel umetno gojenega lososa takšen. Kaviar in plen za vzrejo so bili prineseni iz rek, kjer se pojavljajo naravne populacije lososa. V rastlini so bila jajca oplojena z mešanjem spolnih izdelkov žensk in moških. Nato so bila jajca shranjena v sladkovodnih inkubatorjih s konstantnim majhnim tokom. Približno tri mesece po oploditvi je lopov (prostih zarodkov), ki se ne hranijo več tednov in komaj plavajo (slika 2). Večino časa ležijo na dnu in živijo od hranilnih snovi, shranjenih v jajčni vrečki. Ko je zaloga rumenjaka izčrpan, se začne aktivno življenje, ki drži blizu dna in se napaja na planktonu. Ko doseže dolžino 4-8 cm, se ocvrtek premakne v ugnezdeno stopnjo. Značilnost barve je v pelatih, ki se aktivno hranijo na reki z črvi, mehkužci, žuželkami in dnom.Po nekaj mesecih ali celo nekaj letih, odvisno od vrste, črtasta barva izgine, ribe dosežejo 10-15 cm in začnejo migrirati v usta reke. Ta stopnja se imenuje drobovja in traja od nekaj dni do nekaj mesecev. Pri usta rib se prilagaja slani morski vodi, njegov rep in lestvice se povečajo, barva postane svetlo srebro. Ta proces se imenuje smoltifikacija, po kateri losos gre v jambje in se pošlje v morje. V oceanu ribe preživijo 1-5 let (odvisno od vrste), krmijo z drugimi ribami, rakovicami, ličinkami, mehkužci itd. Potem se vrnejo v usta svoje rodne reke.

Sl. 2 Življenjski krog atlantskega lososa in coho v poročni obleki. Slike iz boomerangclub.ru in nativefishsociety.org

Vse lososne ribe imajo izvrstno sposobnost, z vonjem, da natančno najdejo reko, kjer so se izrezale. Losos, vzgojen na ribogojnici, se je v to rastlino vrnil za drstenje, kjer je bil ulovljen. V naravi se losos v smeri toka dvigne od ustja reke do drstišča, ki dokazuje neverjetno spretnost in vztrajnost. V tem času se ribe prenehajo hraniti, in ko dosežejo svoj cilj, se pripravijo na drstenje: moški pridobijo svetlo barvo parjenja,in ženske izberejo mesto gnezda, kopajo luknjo z nenadnimi gibi repa in ležijo v njej jajca, ki so zorila do tega trenutka. Istočasno moški, ki skrbi za žensko, ki gradi gnezdo, proizvaja mleko. Ženska lahko do tri gnezda. Po drstenju skrbi za gnezda in moški išče druge ženske, ki gradijo gnezdo. V večini vrst reprodukcija poteka samo enkrat v življenju: moški in samice umrejo v enem tednu po drsti.

Vendar pa je hranilna vrednost lososa po drsti zelo nizka in pade, ko se premika po reki. Zato na ribogojnicah lososu ni bilo dovoljeno doseči spolne zrelosti in poleg tega se je rodilo. In za nadaljevanje proizvodnje, kaviar in milt so bili vrnjeni iz naravnih drstišč lososa. Tako so valilnice zaradi njihovega vpliva na naravno populacijo malo odstopale od običajnega ribištva. Obstajajo še drugi problemi, ki jih povzroča umetna vzreja lososa; glej npr. ribogojstvo lososa lahko povzroči izumrtje naravne populacije roza lososa, "Elements", 18.12.2007.

Sčasoma je postalo jasno, da je bil ribolov iz svetovnih oceanov prevelik in da so se v preteklih letih naravne populacije lososa vedno bolj zmanjševale.Za številne vrste in regije so bili prepovedani ribolov, vendar to ni bilo dovolj za obnovitev naravnih populacij. Zato so se do konca 20. stoletja številne ribogojnice delno ali v celoti preusmerile na rastoče ribe, ki jim je bilo dovoljeno, da se vračajo. Zahvaljujoč nadzoru stopnje preživetja najbolj ranljivih zgodnjih stopenj razvoja lososa v takšnih rastlinah živi veliko več rib, kot pa v naravnih razmerah. Vendar pa od obolenja do vrnitve lososa v drstenje ni dodatnega nadzora in preživetje rib je zagotovljeno z njegovo prilagodljivostjo življenju v naravi.

Študije kažejo, da je umetno gojeni losos v oceanu manj uspešen kot njihovi divji sorodniki: hitreje se utrudijo in slabše uhajajo pred plenilci (CM Chittenden et al., 2010. Genetski proti vplivom na okolje). – in divji rožni losjon). Zmanjšana sposobnost ribe, ki se uvažajo, je resen problem za obnovitev populacij naravnega lososa.

Med lososom, ki se rodijo na ribogojnicah za generacije, lahko pride do neke vrste selekcije. Kot neželeni učinek se poveča relativna stopnja preživetja tistih, ki so bolje prilagojeni razmeram, ustvarjenim v umetnih rezervoarjih in inkubatorjih.Poleg tega je genetska raznovrstnost teh rib omejena na tiste gene, ki so proizvajale ribe, kar je povzročilo umetno prebivalstvo. Zato se izvajajo ukrepi za izmenjavo genov med divjim lososom in ujetniškimi vrstami: začeli so vzrejati ribe v neposredni bližini naravnih drstišč, tako da bi se vrnitev v nenadne divje ribe uvrščala v umetne rezervoarje, ujete ribe pa bi lahko zapustile svoje potomce v naravi. Predpostavljalo se je, da bo takšna izmenjava genov rešila zgoraj opisane probleme. Vendar pa se je izkazalo, da je samo ena generacija zadostna za pomembne spremembe izražanja genov v domačem lososu v primerjavi z divjimi (M. R. Christie, 2012. Genetska prilagoditev ujetništvu se lahko pojavlja v eni generaciji). In to pomeni, da se losos, vzgojen v ujetništvu, razlikuje od divjine v fitnesu hkrati in v genetiki ne more biti ničesar.

V Kanadi je bila izvedena študija, v kateri so preizkusili hipotezo, da se losos, gojen v ujetništvu, razlikuje od divjih živali ne zaradi razlike v genu, temveč zaradi njihove drugačne regulacije. Dejstvo je, da geni same ne določajo, kaj bo žival. Prvič,Poleg genov na razvoj organizma nenehno vplivajo tudi zunanji pogoji (glede na razmerje med prispevki genov in okoljem, glej. Tendenca do čustvenega prenajedanja ali podhranjenosti ni podedovana, Elements, 13. september 2017). Drugič, zaradi različnih razlogov se lahko gen, prisoten v telesu, "vklopi" ali "izklopi". Praviloma so na različnih stopnjah razvoja v različnih organih in celo v posameznih celicah delovni geni različni. Izražanje genov v telesu je zelo težko regulirati. Poleg različnih signalnih snovi lahko izražanje vpliva na prostorsko razporeditev DNK (različna področja se lahko različno zložijo, kar moti ali obratno prispeva k delu genov, ki se nahajajo na teh območjih) ali z označevanjem z metilnimi skupinami, ki se z vezavo na regulativne regije genov izklopijo včasih so začasni in včasih trajni. Takšne spremembe se pojavljajo skozi vse življenje, vendar so še posebej aktivne pri nastanku gametov in zgodnjemu razvoju (glej Fish Danio rerio podedovali modifikacije DNK od očeta, "Elementi", 06.21.2013). Spreminjajo delo genov, ne pa tudi same DNK, zato se na splošno imenujejo epigenetične, tj. Pojavljajo se "nad geni" (glej video).Epigenetske spremembe se lahko pojavijo tako pri delovanju izdelkov drugih genov kot tudi pri delovanju zunanjega okolja.

Raziskovalci so testirali nivo metilacije različnih lokacij DNA v divjini in domačem lososu iz dveh rek v Britanski Kolumbiji v fazi smolta. Na obeh rekah, Capilano in reka Queensam se pojavi naravno drstenje lososa (Oncorhynchus kisutch). Oba reka imata majhne umetne veje za vzrejo lososa. V obeh primerih se valilnica nahaja in opremljena tako, da ribe drstijo v rastlini in ribe, ki se drstijo v naravi, predstavljajo eno samo populacijo. Na začetku so znanstveniki preverili, ali je to res. Analiza genetske variabilnosti je pokazala, da so ribe, vzgojene v ujetništvu in v naravnih razmerah ene reke, sorodniki drug drugega. In med rekami so že znatne genetske razlike.

Stopnja metilacije DNA v ribah, ki so bile vzrejene, je bila precej višja kot pri divjih. To kaže, da mnogi geni, ki delajo v divjih lišcjih, ne delujejo z enako intenzivnostjo v domacih.

Med mesti s povečano metilacijo je bilo veliko povezanih z ionsko homeostazo in nadzorom nivoja tekočin v telesu. Zmanjšana aktivnost teh območij DNA lahko pojasni že omenjene zaplete med smolitvijo, tj. Prilagoditve morske vode v domačem lososu (J.M. Shrimpton et al., 1994)Oncorhynchus Kisutch) pred in po izpostavitvi slani vodi).

Prekomerno količino metilnih skupin smo našli tudi v genih, vključenih v nastanek stikov med živci in mišicami. To pa zmanjšuje koordinacijo mišičnih gibov in je lahko vzrok zgornje ugotovljene utrujenosti in slabega izogibanja plenilcem pri gojenih lososih v primerjavi z divjim lososom.

Poleg tega so se nekateri geni nanašali na imunski odziv in hranilno vedenje, pa tudi geni, katerih izdelki so vključeni v uravnavanje izražanja številnih drugih genomskih regij, se je v veliki meri izklopil.

Eden od najbolj zanimivih rezultatov tega dela je, da so bile spremembe v stopnji metilacije enake na dveh ribjih kmetijah, ki so sodelovale v raziskavi. V istih segmentih DNK so opazili presežne metilne skupine v domačih smolah v primerjavi z divjimi iz iste reke.Izkazalo se je, da pogoji, ki jih ustvari človek in ne naključne razlike, vodijo do opaženega negativnega učinka: zmanjšane sposobnosti domačega lososa v oceanu. Sedaj je še treba natančno ugotoviti, katere pogoje za ribogojstvo je treba spremeniti, da bi to popravili, in posledično izboljšati delo programov za obnovitev lososa v naravi.

Vir: Jérémy Le Luyer, Martin Laporte, Terry D. Beacham, Karia H. Kaukinen, Ruth E. Withler, Jong S. Leong, Eric B. Rondeau, Ben F. Koop in Louis Bernatchez. Vzporedne epigenetske spremembe, ki jih povzroča gojenje valilnic v paškem lososu // PNAS. 2017. DOI: 10.1073 / pnas.1711229114.

Alena Suhoputova


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: