Denník N

Ako možno výskumom kostí zlepšiť zdravie chovných lososov a aj stav životného prostredia?

Špongiózna kosť stavca lososa atlantického kŕmeného nízkym obsahom fosforu. Čierna farba znázorňuje mineralizovanú kosť a červená znázorňuje kosť, ktorá ostala nemineralizovaná.
Špongiózna kosť stavca lososa atlantického kŕmeného nízkym obsahom fosforu. Čierna farba znázorňuje mineralizovanú kosť a červená znázorňuje kosť, ktorá ostala nemineralizovaná.

Akvakultúra je najrýchlejšie rastúce odvetvie potravinárskeho priemyslu a nádejným spôsobom náhrady komerčného rybolovu. Jednou z najrozšírenejších chovných rýb je losos atlantický. V nasledujúcom článku vám Lucia Drábiková (Ghent University) popri vysvetlení rozdielu medzi lososmi Tichého a Atlantického oceánu v skratke predstaví svet akvakultúry a rolu, ktorú v ňom momentálne plní.

Asi málokto z nás sa skutočne zamyslí nad tým, odkiaľ pochádzajú ryby, ktoré kupujeme v supermarketoch. Možno bude pre niekoho prekvapením zistenie, že viac ako polovica skonzumovaných rýb na svete je produkovaná akvakultúrou, teda chovom vodných zvierat a rastlín2. Prakticky je totiž nemožné získať dostatok rýb pre 7,6 miliardy ľudí výlučne za pomoci rybolovu.

Občas však v obchode natrafíme na etiketu s nápisom „divý losos“. Možno nás podvedome upokojí a poteší domnienka, že ryba, ktorá je pred nami, pochádza „z  divočiny“. To nás v momente presvedčí o kvalite produktu. Zároveň svoje svedomie utíšime myšlienkou, že divých rýb musí byť predsa vo svetových oceánoch neúrekom – veď na pulte nám ich ponúkajú za 1,20 EUR/ 100 g!

Príbeh „divého lososa‘ je však oveľa komplikovanejší.

Nie je losos ako losos

Ryby z podčeľade lososovité (Salmoninae) rozdeľujeme do siedmich rodov. Bližšie sa budeme venovať dvom z nich. Rod Salmo pôvodne obýva severnú časť Atlantického oceánu a s ním súvisiaci riečny systém. K druhu Salmo patrí napríklad losos atlantický prezývaný aj kráľ rýb1 a pstruh potočný, čo je pôvodný druh ryby žijúci aj na území Slovenska.

Rod Oncorhynchus má pôvod v severnej časti Tichého oceánu a jeho riečneho systému. K tomuto druhu priraďujeme napríklad lososa čavyča, strieborného, nerka, keta a gorbuša, ale aj známeho pstruha dúhového.

Prirodzený výskyt (niektorých druhov) lososovitých rýb.

S rastúcim počtom ľudí na svete a rýchlym napredovaním technológií komerčného rybolovu priviedol človek mnohé populácie sladkovodných a morských rýb na pokraj vyhynutia3. Výnimkou nie sú ani lososy z oboch oceánov4. Situácia bola tak kritická, že v prípade lososa atlantického sa komerčný výlov takmer úplne zastavil5. Tento druh ryby teda môžeme naďalej konzumovať iba vďaka akvakultúre.

V prípade lososov tichomorských sa komerčné liahne na severnom pobreží Tichého oceánu využívajú predovšetkým na ich rozmnožovanie. Následne sú lososy navrátené do prirodzeného prostredia za účelom zväčšenia ich populácií5. Vo vyššej miere sa losos strieborný chová v Čile a losos čavyča na Novom Zélande, kde boli privezené kvôli komerčným účelom. Termín divý losos je teda aj v tomto prípade do istej miery skresľujúci.

Chov lososa atlantického

Poslaním akvakultúry (a dôvodom, prečo sa jej výskumu venujem) je snaha o postupné nahradenie komerčného odchytu divých rýb. Losos atlantický sa v súčasnosti najviac chová v Nórsku, Škótsku a Čile.

Losos je anadrómna ryba, čo znamená, že počas svojho života obýva sladkú aj slanú vodu. Tomu sa prispôsobuje aj jeho chov.

Životný cyklus lososa atlantického (zdroj: upravené z nasco.int)

V prvotných fázach životného cyklu chovného lososa farmári v liahňach zmiešajú ikry a mlieč dospelých rýb.

Vo fáze vačkového plôdika alebo plôdika sú lososy presunuté do väčších nádrží. Lososy (rôčiky) sa chovajú počas prvého roka života v sladkej vode.

Následne sú lososy, nazývané aj strieborné lososy, pripravené na presun do slanej vody. Cyklus chovného lososa atlantického sa väčšinou končí fázou morského lososa. Voľne žijúca ryba po dovŕšení dospelosti migruje naspäť do riek, kde sa narodila. Tu prebieha trenie rýb a následný návrat do oceánu.

Neplatí to však pri lososoch obývajúcich Tichý oceán, ktoré po návrate do riek umierajú a končia svoj cyklus.

Akvakultúra v Európe podlieha prísnym pravidlám. Je preto samozrejmé, že ryby nie sú geneticky modifikované. Takisto je zakázané ich kŕmiť geneticky modifikovanými plodinami alebo používať antibiotika na iný, ako terapeutický účel.

Aj napriek tomu dokáže losos atlantický v priebehu troch rokov narásť na komerčnú hmotnosť 4 až 5 kilogramov. Rýchly rast a intenzívny chov je však neraz spojený s komplikáciami.

Jednou z nich je výskyt deformít chrbtovej kostry, ktoré spôsobujú nepríjemnosť nielen rybe, ale aj farmárovi.

Ryby s deformitami pomalšie rastú, nie je ich možné spracovať tradičnou filetovacou technológiou a celkovo strácajú na ekonomickej hodnote.

A práve náš výskum sa snaží tento problém skúmať a hľadať riešenia.

Tím evo-devo

V našej vedeckej skupine na Univerzite v belgickom Ghente, ktorá sa zaoberá evolučnou a vývojovou („evo-devo“) biológiou, sa okrem iného snažíme skúmať, ktoré faktory spôsobujú vyšší výskyt a vývoj deformít u chovných lososov. Ide teda o prepojenie základnej a aplikovanej vedy.

Výskum, na ktorom sa podieľam v rámci doktorandského štúdia je súčasťou programu Biomedaqu, ktorý je podporovaný Európskou Úniou. Na projekte spolupracujeme so Skretting akvakultúrnym vedeckým centrom a Matre vedeckou inštitúciou v Nórsku. Projekt sa zameriava na podrobnú analýzu deformít chrbtovej kostry lososa atlantického.

Tím Evo-Devo s priateľmi a spolupracovníkmi, Ghent, Belgicko (zdroj: P.E. Witten)

A čo s tým má fosfor?

Mineralizovaná kosť sa skladá z anorganickej hmoty a organického matrixu. Prevažná časť organického matrixu je tvorená kolagénom typu 1, ktorý zabezpečuje odolnosť kosti. Základnými zložkami anorganickej hmoty, ako u ľudí tak aj u rýb, sú vápnik a fosfor, ktoré zaručujú tvrdosť kosti.

Ľudia prijímajú dostatočné až prebytočné množstvo fosforu v pestrej strave či v pokrmoch  rýchleho občerstvenia. Človek sa teda skôr stretne so situáciou nedostatku vápnika.

Situácia u rýb je opačná. Ryba dokáže prijať vápnik z vody za pomoci žiaber. Fosforu je vo vode nedostatok a ryba ho preto musí vstrebať z potravy. Nedostatok fosforu v krmive pre ryby teda môže súvisieť s vyšším výskytom deformít.

S cieľom zabránenia výskytu deformít sa farmári nezriedka obrátia na výrobcov krmiva pre ryby s požiadavkou o vyššiu dávku fosforu, ako je odporúčané. Avšak čím viac fosforu ryba prijme, tým viac ho aj vylúči, čo má za následok znečisťovanie životného prostredia.

V našej štúdii sa preto zameriavame na podrobný výskum chrbtovej kostry troch skupín atlantických lososov, ktorým bola podávaná strava s nízkym, odporúčaným alebo vysokým obsahom fosforu.

Lososy (rôčiky) sme chovali počas 11 týždňov v nádržiach so sladkou vodou v Nórsku. Naším cieľom bolo vyvinúť experiment, kde bude fosfor jediným faktorom ovplyvňujúcim zdravie ryby. Snažili sme sa preto ryby rušiť čo najmenej, nechytali sme ich a nevyvíjali na ne zbytočný stres.

Funkčná kosť bez minerálov?

Výskum ukázal, že ryby, ktoré dostávali málo fosforu, sa nedostatku minerálov v strave dokázali prispôsobiť. Všetky ryby rástli rovnako rýchlo, rozdiel bol iba v tom, že ryby s málom fosforu svoju novovytvorenú kostru nemineralizovali.

Technika farbenia kostí za pomoci červeného farbiva Alizarín S. Toto farbivo reaguje s vápnikom a zafarbí mineralizovanú kosť na červeno. Následne vieme rozoznať nemineralizovanú (bielu) kosť vo vzorkách rýb kŕmeným nízkym obsahom fosforu (šípky) od mineralizovanej (červenej) kosti. Ryba kŕmená odporúčaným obsahom fosforu a ryba kŕmená vyšším obsahom fosforu, ukazujú rovnaký level mineralizácie kostí.

Dokonca sa zdalo, že lososy s nedostatkom fosforu zvýšili produkciu organického matrixu ako kompenzáciu za stratenú tvrdosť kostry spôsobenú nedostatkom minerálov.

Ryby s nedostatkom fosforu sa pravdepodobne sa snažili tento minerál čo najefektívnejšie spracovať na energiu, stavbu DNA, bunkových membrán a celkovú funkciu organizmu. Mineralizácia kostry je teda, zdá sa, druhoradá.

Experimentom sme takisto dokázali, že rybám s nadbytkom fosforu sa rast tela a ani rýchlosť mineralizácie kostí nezvýšil oproti rybám s odporúčaným množstvom fosforu. Nadbytok fosforu v strave pre ryby je preto zbytočný a z hľadiska ochrany životného prostredia nežiadúci.

Ďalšou zaujímavosťou bolo zistenie, že ryby s málom fosforu mali rovnako nízky počet miernych deformít, ako ostatné ryby. Celkovo bolo zdeformovaných zvierat veľmi málo. Tento objav poukazuje na to, že nedostatok fosforu sám osebe vyšší výskyt deformít nespôsobuje.

Pri analýze vzoriek rýb používame napríklad röntgen. Zdá sa, že ryba s nízkym obsahom fosforu má menšie stavce, s väčšími rozostupmi. Avšak pravdou je, že veľkosť stavcov sa nemení, iba ostávajú nemineralizované. Röntgen teda toto nemineralizované tkanivo nerozoznáva.

Do hry pravdepodobne vstupujú ďalšie faktory. Ako príklad uvediem nedbalú manipuláciu počas pravidelného váženia a ošetrovania rýb či príliš vysokú teplotu vody.

Na základe nášho výskumu teda môžeme odporučiť farmárom, že používanie vyššieho množstva fosforu neprináša žiadnu pridanú hodnotu pre rast ryby a mineralizáciu kostry v porovnaní s odporúčanými hodnotami fosforu. Používaním odporúčaného množstva fosforu farmár zabezpečí jeho efektívnejšie vstrebanie zvieraťom a zníži risk spojený s znečisťovaním životného prostredia.

Toto štúdium bolo financované EU Horizon 2020, grantová schéma Marie Sklodowska-Curie (766347). Krmivo vyrobila a dodala firma Skretting, ktorá takisto spolufinancuje súčasný projekt.

Originálny článok nájdete tu:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0044848621004385#f0020

https://www.researchgate.net/publication/350961579_Vertebral_column_adaptations_in_juvenile_Atlantic_salmon_Salmo_salar_L_as_a_response_to_dietary_phosphorus

Viac o Biomedaqu sa dozviete tu:

https://www.gigabiomedaqu.uliege.be/cms/c_4430156/en/gigabiomedaqu

Popri práci v Nórsku nie je možné vynechať návštevu okolitej prírody. Preikestolen

 

Autorka textu a obrázkov: Lucia Drábiková

Študovala morskú biológiu a oceánografiu v britskom prímorskom meste Plymouth a akvakultúru (akvatickú patobiológiu) v škótskom Stirlingu. Absolvovala niekoľko letných stáži v španielskych mestách Cadiz a Vigo a na Univerzite Komenského. Práve na týchto miestach pochopila vážnosť situácie spojenou s degradáciou sladkovodného a morského ekosystému. Lucia momentálne pôsobí na Ghent University v Belgicku, kde si rozširuje vedomosti a praktické zručnosti na doktorandskom štúdiu v biológií (grantová schéma Marie Sklodowska-Curie) pod drobnohľadom Prof. P. Eckharda Wittena.

Voľný čas trávi najradšej bicyklovaním, cestovaním či turistikou, v horách na skialpoch či snowboarde alebo potápaním v mori.

___

Viac informácií o Žijem vedu nájdete tu, na Facebooku na stránke Žijem vedu, na TwitteriLinkedIne alebo Instagrame.

Teraz najčítanejšie

Žijem vedu

Žijem Vedu je platforma, ktorá dáva priestor všetkým slovenským vedkyniam a vedcom prispieť k napredovaniu vedy na Slovensku.