Таємниця вирощуваного лосося в Ле-Девуар
Поліна Гравій
Запаси лосося в Тихоокеанському регіоні за минуле століття помітно скоротилися. Для поселення популяцій у річках Британської Колумбії створено численні рибні господарства. Однак той факт, що рівень виживання лосося, що вирощується на фермах, нижчий, ніж показник дикого лосося, коли його випускають у дику природу, викликає суперечки щодо ролі такого підходу. Група вчених виявила, що гірші показники лосося кохо, народжених у рибних господарствах, зумовлені змінами в епігеномі цих риб, які могли бути викликані умовами культури.
У Британській Колумбії рибні господарства створюються безпосередньо в річках для запасів, а дика риба з річки, в якій знаходиться ферма, використовується як нерестовик. Нарешті, коли сморкам виповниться рік-два, їх випускають у річку. Отже, серед дорослих лососів, які повертаються до річки для спаровування, є як лосось, який з’явився у світі в дикій природі, так і лосось, що народився в рибному господарстві, каже дослідник університету Лаваль Луї Бернатчес., Який займає посаду кафедри досліджень геноміки Канади та Збереження водних ресурсів.
Однак дослідження показали, що показники виживання риб, народжених і вирощених у рибних господарствах, часто гірші, ніж у дикої риби. Деякі вчені пояснюють це явище ефектом генетичного відбору. «Метою рибництва є зменшення природної смертності через примхи екологічних умов у природі. Отже, умови у вирощуванні риби значно відрізняються від умов у природі, і з цієї причини особи, які виживають у вирощуванні риби, не обов'язково такі ж, як ті, хто має найбільший успіх у природному середовищі », - пояснює пан Бернатчес, перш ніж додати що «виживання смолу є кращим у вирощуванні риби, оскільки відбору тут дуже мало. Там же смоллі зазнають менше тиску з боку навколишнього середовища, але після випуску в дику природу багато з них менш пристосовані до природних умов середовища ", що пояснює, чому для повернення вони менш численні, ніж дикий лосось ''. рідна річка.
Луї Бернатчес та його колеги з Французького інституту досліджень експлуатації моря (IFREMER), Тихоокеанської біологічної станції, що належить Канаді рибного господарства та океанів та Університету Вікторії в Британській Колумбії, висловили свою гіпотезу, що особливі екологічні умови середовище розмноження може спричинити епігенетичні модифікації, тобто не на рівні ДНК генів, а на рівні їх експресії. «Ми вважали, що, оскільки екологічні умови культурного середовища відрізняються від природних, можливо, на перших етапах життя лосося відбувається епігенетичне перепрограмування, яке матиме вплив на фенотип (спостережувані риси) риби як тільки вони потраплять у річку », - пояснює пан Бернатчес, перш ніж пояснити, що епігенетичні зміни модифікують експресію генів за допомогою молекулярного механізму метилювання. «Чим більше ген буде метильовано, тим менше він буде виражений. Таким чином, епігенетичні зміни впливають на рівень експресії генів, які, залежно від їхньої конкретної функції, можуть впливати, наприклад, на ріст, виживання або імунітет тварини. "
Потім дослідники порівняли рівень метилювання вирощеного лосося з рівнем дикого лосося, що знаходився на одному і тому ж етапі життя, і вони провели це порівняння на лососі з двох різних річок, на додаток до проведення генетичного аналізу ДНК риб. Під час їх аналізу вони не виявили генетичних відмінностей (на рівні ДНК геному) між лососем, народженим та вирощеним у рибних господарствах, та тими, які народились вільними в одній річці. Навпаки, вони помітили, що дикий та вирощений у вирощуванні лосось із першої річки генетично відрізнявся від тих, що належали до другої річки. "Ці результати по суті показують нам, що не існує генетичної диференціації між рибами, народженими в рибництві, та рибами, народженими вільно в одній річці", - резюмує дослідник.
Аналіз рівня метилювання в геномі виявив епігенетичні відмінності між рибами першої та другої річок, а також між дикими рибами та рибами, що вирощуються. Більше того, епігенетичні зміни, що спостерігалися між інкубаційним лососем та диким лососем з першої річки, були по суті такими ж, як і у лосося з іншої річки. "Ці епігенетичні зміни призводять до більшого узагальненого метилювання у риб в аквакультурі порівняно з дикою рибою", - підкреслює пан Бернатчес, команда якого визначила сотню регіонів геному, що мали епігенетичні відмінності. Тобто метилювання яких було різним між дві категорії лосося. «З цих 100 регіонів 89 були гіперметильовані у вирощуваних рибах порівняно з дикими рибами. Крім того, ми спостерігали однакову тенденцію до гіперметилювання у риб в аквакультурі в обох річках », - уточнює дослідник з Квебеку, який продовжує дослідження протягом шести місяців у Дослідницькому центрі біорізноманіття Університету Британської Колумбії у Ванкувері.
Дослідники також зазначили, що деякі гени, які гіперметилювались у вирощеному лососі, виконували дуже важливі функції в поведінці та фізіології риб. Зокрема, вони виявили гіперметилювання деяких генів, що беруть участь в осморегуляції, що дозволяє фізіологічну адаптацію тварини до солоної води, що є важливою функцією для лосося, оскільки ці риби народжуються в прісноводній річці., А потім мігрують у море.
Вчені також виявили гіперметилювання генів, що беруть участь у зв’язку між м’язовими клітинами та нервовими клітинами, які їх активують. Така зміна могла б, швидше за все, брати участь у зниженні плавальних показників лосося Кохо, вирощуваного в аквакультурі, вказують дослідники у своїй статті, опублікованій у Збірнику Національної академії наук (PNAS), про це дослідження. частина - Геном Канада, Геном Квебек та Геном Британська Колумбія.
Крім того, спостереження за гіперметилюванням певних генів, що виробляють важливі неврологічні регулятори, також може зіграти певну роль у поведінкових відмінностях, зокрема щодо агресивності, видобутку їжі та безстрашності, про які часто повідомляють.
Всі ці епігенетичні модифікації вирощеного лосося, ймовірно, означають, що після випуску в дику природу ці риби менш здатні мігрувати в море і виживати там, що може пояснити, чому вони менш численні, ніж дикий лосось, щоб повернутися в річку для спаровування. там, оскільки "якщо гірше виживання, очевидно, що менше повернеться до річки", - припускає пан Бернатчес.
Якщо нам вдасться знайти рішення мінімізувати відмінності між дикими рибами та вирощеними в рибництві шляхом усунення цих епігенетичних модифікацій шляхом прийняття різних умов розведення, це буде революцією, і це заспокоїть етичні та соціально-економічні суперечки. землеробство
Скупченість і годування
Які умови навколишнього середовища можуть спричинити ці відмінності у метилюванні певних генів? За словами Луї Бернатчеса, головним фактором є, мабуть, "скупченість особин у рибництві". “Вирощувана риба вирощується набагато вищою щільністю, ніж у дикій природі. Тому ми можемо собі уявити, що для смолтей це більш стресові умови, ніж у природному середовищі ", - підкреслює він.
Крім того, умови інкубації яєць різні. У природі самки копають гніздо в гравії хвостами і відкладають там свої яйця, які, таким чином, добре киснються. "У рибництві яйця теж добре киснються, крім відсутності гравію. Чи вплине ця різниця? "Запитує дослідник, перш ніж згадати, що у рибництві розмноження здійснюється абсолютно штучним способом. Коли самки дозрівають, яйцеклітини та мілт виганяються вручну, що вже "є великою відмінністю від природи, коли самка вибирає свого самця, тоді як самці борються між собою за самку". Останні навіть змінюють колір, червоніють, щоб справити враження на самку, і розвивають гачок на кінці дзьоба, щоб вкусити. "У рибництві ми все це обходимо, але я не знаю, як ця різниця може вплинути на епігеном смолу", - піднімає дослідник.
Можливо, їжа теж може зіграти свою роль, попереджає Бернатчес. Дикі смолти харчуються переважно дрібними водними безхребетними, тоді як в аквакультурі смолт годують добре збалансованим кормом, що містить тваринний білок риби, до якого додають необхідні вітаміни. Але «робота, проведена над даніо, показала, що найважливіші епігенетичні зміни відбуваються під час ембріонального розвитку, коли клітини диференціюються, утворюючи цілий організм, тобто до того, як рибка починає харчуватися. Крім того, невеликі смолти певний час живуть на власних запасах, які містяться у везикулах. Незважаючи на це, ми не можемо виключити роль їжі », - зазначає він.
Незмінний чи ні ?
Велике запитання, яке зараз намагаються відповісти дослідники, - чи зберігаються ці епігенетичні зміни протягом усього життя тварини та передаються наступним поколінням. Крім того, випробовуються нові методи ведення сільського господарства з метою запобігання погіршення показників виживання лосося, виведеного в неволі, зокрема шляхом зміни умов навколишнього середовища, харчування та віку випуску смоляків. "Якщо нам вдасться знайти рішення мінімізувати відмінності між дикими рибами та вирощеними в рибництві шляхом усунення цих епігенетичних модифікацій шляхом прийняття різних умов розведення, це буде революція, і це заспокоїть етичне та соціально-економічне середовище для лосося сільське господарство ", - підсумовує Луї Бернатчес.