Stress på larvestadiet kan gjøre oppdrettsfisken mer robust senere i livet

Mange metoder tas i bruk for at oppdrettslaksen skal trives, holde seg frisk og vokse raskt. Nofima-forsker Erik Burgerhout jobber med å programmere fisken til å bli robust.

Fiskevelferd og lønnsomhet

Neida, det handler ikke om science fiction. Det handler om epigenetikk. I forskningsprosjektet Programming Fish for Robustness (Progress), handler det om å utsette fisken for stressfaktorer som kulde og lavt oksygennivå i tidlige livsfaser og slik påvirke den til å utvikle sitt eget genmateriale – RNA – til å tåle stresset bedre senere i livet.

– For å få en robust oppdrettsfisk, må vi gå tilbake til naturen. Kulde er naturlig for villaks, så egentlig er det relativt høye temperatur som er normalt i oppdrett, som er den stressende faktoren. Vi forsker nå for å forstå hva som ligger bak disse mekanismene, sier Erik Burgerhout.

Fenotype er innen genetikken de egenskapene hos et individ man kan observere direkte, altså de egenskapene som kommer til uttrykk i en organisme. Fenotype står i kontrast til genotype, som er den informasjonen som ligger i genene (DNA) til et individ eller en celle. Stress kan påvirke fenoypen til fisken, gjennom endringer i epigenetikk og transkriptomikk, som endrer proteinproduksjonen. Endringene i fenotypen kan være gunstig for fisken for å tåle fremtidige stressfaktorer. Vi ser at lavt oksygennivå – hypoksi – påvirker fisken. Spørsmålet er om lite oksygen tidlig i livet, ville programmere fisken til å tåle lite oksygen i senere liv, samt forbedre fiskens immunforsvar, sier Erik Burgerhout.

Øke forståelsen

Fiskevelferd og lønnsomhet er viktige stikkord i utvikling av oppdrettsnæringen. Ønsket er at fisken i merdene skal ha et godt immunsystem, takle sykdom og vokse fort.  Kort sagt trives og være robust gjennom livets ulike faser. Ifølge nettportalen Bærekraft i havbruk, har 15-20 prosent av antallet, og 6-9 prosent av den totale vekten av laks og ørret i sjøoppdrett gått tapt de siste årene.  Så frisk fisk i alle livets faser er lik god lønnsomhet.

Forskningsprosjektet Progress ble derfor etablert som et strategisk instituttprosjekt for å øke Nofima-forskernes forståelse av hvordan epigenetisk programmering kan bidra til å skape en robust oppdrettslaks. Epigenetikk er en retning innenfor biologifaget som studerer arvelige egenskaper som ikke skyldes endringer i selve DNA-koden, men som skyldes avlesning og bruk av genetisk kode (se mer informasjon om epigenetikk i faktaramme)

I prosjektet har Nofima samarbeidet med Norges Arktiske Universitet (UiT) og University of Melbourne i Australia.

Stress

Stress i tidlige livsfaser kan ha alvorlig innvirkning på utvikling, vekst og atferd hos ulike dyregrupper, inkludert fisk. Men det er i dag liten kunnskap om de involverte epigenetiske reguleringsmekanismene – altså, i dette tilfellet, hvorvidt stresspåvirkningen får fisken til å utvikle sin eget robusthet gjennom resten av livet, og hvilke nivå av stress som er forsvarlige ut fra et dyrevelferdsperspektiv.

I Progress-prosjektet ble laks eksponert for et lavt oksygennivå på embryo-/larvestadiet. Senere ble den samme fisken undersøkt for overlevelse i sjøvannsfasen, vekst og sykdomsresistens. Resultatene var ifølge Burgerhout ikke helt i tråd med forventningene.

– Vi målte fiskens toleranse for lave oksygennivå, og undersøkte utviklingen i dens immungener under smoltifisering. I tillegg undersøkte vi immunresponsen etter å ha eksponert fisken for sykdomsfremkallende bakterier som er fryktet i oppdrettsnæringen. Vi klarte bare å se små forskjeller mellom fisk som var utsatt for stress med lite oksygen tidlig i livet og fisk som ikke hadde fått denne typen påvirkning. Dette er ikke for oss negative resultater, men resultater uten den forventede innvirkning. Flere studier må til før vi kan si noe sikkert, sier Erik Burgerhout.

– Selv om vi fant liten forskjell mellom gruppene angående hypoksiutfordringstesten, antyder resultatene at kronisk hypoksi i begynnelsen av livet stimulerte immungener og dempet deres nedregulering i forbindelse med smoltifisering. Imidlertid forbedret ikke disse endringene beskyttelsen mot et bakteriepatogen, slår han fast.

Resultatene fra prosjektet viser potensialet for at miljøstimuli kan brukes som behandlinger for å forme oppdrettslaksens regulering av genene.

Burgerhout viser til at fisken i et annet prosjekt, Aquagenom, ble testet for påvirkning med ulike temperaturer.

– Der ser vi større forskjeller. Dermed kan vi si mer både om hva som fungerer og hva som ikke fungerer like bra. Begge deler er viktig og riktig å dele, slik at andre kan gjøre seg nytte av kunnskapen, sier Erik Burgerhout.

Voldsomt tempo

Nofima-forskeren har bakgrunn og doktorgrad innen fysiologi, og har stor interesse for alle aspekter som kan påvirke oppdrettsfiskens utvikling. Hvorfor vokser en fisk fort? Hvorfor responderer en fisk annerledes enn en annen til miljømessige endringer?

– Aller mest interessant er forståelsen av de underliggende mekanismene for hvordan og hvorfor en fisk reagerer på et miljø. Og selvfølgelig også hvordan vi kan bruke denne informasjonen til å forbedre fiskevelferd og fiskehelse for å gjøre akvakultur mer bærekraftig, sier Nofima-forskeren.

Temperatur, oksygennivå, tilgang til mat er blant parameterne som påvirker utviklingen til oppdrettsfisken. Når den vokser, har fisken mindre energi tilgjengelig til andre prosesser. Hva betyr det? 

– Kjernepunktet er at fisken ikke alltid kan vokse. Sykdomsbekjempelse og smoltifisering, for eksempel, kommer i tillegg. Strekker man strikken for langt i én retning, ryker den. Det er avveininger i alt man gjør i fiskeoppdrett, slår Burgerhout fast.

– Som forskere trenger vi hele tiden bedre forståelse for hva som skjer i fisken. Og forståelse for hvilke metoder som kan gi bedre velferd og lønnsomhet. Når vi vet hvilke gener som er aktivert for å takle eksempelvis lavt oksygen, kan vi kanskje gjøre noe på sikt for å gjøre fisken mer robust sier Burgerhout, og legger til: 

– Fokuset er ofte på rask produksjon – utvalg for rask vekst, høy temperatur, stor smolt – men kjernen er at en fisk ikke kan – og mest sannsynlig ikke bør – bruke «all» sin energi på vekst, spesielt tidlig i livet.

Kontaktpersoner