ปลาแซลมอนที่เติบโตขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ถูกจองจำแตกต่างไปจากญาติของพวกเขาในป่า epigenetically • Aliona Sukhoputova •วิทยาศาสตร์ข่าว "องค์ประกอบ" •พันธุศาสตร์วิวัฒนาการ Ichthology

ปลาแซลมอนเติบโตขึ้นในสภาพที่ถูกจองจำแตกต่างจากญาติสนิทของพวกมัน

มะเดื่อ 1 ปลาแซลมอนที่เลี้ยงในกรงถูกทำเครื่องหมายด้วยการตัดครีบไขมัน (ครีบไขมัน) ด้านซ้าย – เศษเล็กเศษน้อยขั้นตอนของชีวิตปลาที่ติดแท็ก; ด้านขวา ปลาแซลมอนผู้ใหญ่ที่จับได้จากทะเลโดยไม่มีเครื่องหมาย ภาพจาก captainquinn.com และ wdfw.wa.gov

ในศตวรรษที่ยี่สิบมนุษย์ได้ตระหนักถึงความเสียหายที่เกิดขึ้นกับประชากรปลาแซลมอนตามธรรมชาติเนื่องจากไม่มีการควบคุมการตกปลา มีโปรแกรมที่จะเรียกคืนจำนวนปลาแซลมอนแอตแลนติกที่แตกต่างกันไป: ไข่และปลาที่โตขึ้นในสภาพเป็นพิเศษและปล่อยออกสู่ป่า แม้จะมีการปรับปรุงโปรแกรมปรับปรุงพันธุ์อย่างต่อเนื่องแซลมอนที่เลี้ยงลูกด้วยนมในที่กักขังก็ยังไม่เหมาะกับชีวิตในมหาสมุทรมากกว่าสัตว์ป่า การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าหนึ่งในเหตุผลหลักที่ทำให้ปลาแซลมอนที่จับตัวได้ลดลงคือการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม เงื่อนไขการประดิษฐ์ในระยะเริ่มต้นจะทำให้กิจกรรมของยีนลดลงซึ่งการทำงานของมันจำเป็นสำหรับการปรับตัวให้เข้ากับน้ำทะเลการทำงานที่เหมาะสมของกล้ามเนื้อเป็นต้น

มนุษยชาติได้รับการเพาะพันธุ์ปลาแซลมอนมานานกว่าหนึ่งร้อยปีแล้วและเมื่อเร็ว ๆ นี้ส่วนแบ่งการประมงคิดเป็นประมาณ 70% ของปลาที่จับได้ทั่วโลกแม้กระทั่งเมื่อ 40 ปีก่อนก็ตามปลาแซลมอนน้อยกว่าหนึ่งในสี่ถูกเก็บเกี่ยวด้วยวิธีนี้แม้จะมีช่วงเวลานี้ปริมาณการจับทั้งหมดเพิ่มขึ้นเกือบ 4 เท่า (จาก 750,000 ตันเป็นมากกว่า 3 ล้านตัน) ปลาที่ได้รับการเลี้ยงดูยังถูกกักขังปลายังเติมเต็มประชากรธรรมชาติซึ่งได้รับผลกระทบอย่างหนักในศตวรรษที่ XX จากการตกปลา

ก่อนหน้านี้วงจรชีวิตของปลาแซลมอนพันธุ์เทียมมีลักษณะเช่นนี้ คาเวียร์และน้ำนมเพื่อการเพาะพันธุ์ถูกนำมาจากแม่น้ำที่มีประชากรปลาแซลมอนตามธรรมชาติวางไข่ ที่โรงงานไข่ได้รับการปฏิสนธิโดยผสมผลิตภัณฑ์ทางเพศของเพศหญิงและชาย จากนั้นไข่จะถูกเก็บไว้ในตู้อบน้ำจืด ประมาณสามเดือนหลังจากการปฏิสนธิฟักไข่ทอด (ฟักอิสระ) ซึ่งไม่กินอาหารเป็นเวลาหลายสัปดาห์และแทบจะไม่ไหว (รูปที่ 2) เวลาส่วนใหญ่อยู่ที่ด้านล่างและอาศัยสารอาหารที่เก็บไว้ในถุงไข่แดง เมื่อสต็อกของไข่แดงหมดลงลูกปลาเริ่มต้นชีวิตที่มีชีวิตชีวาโดยให้อยู่ใกล้กับก้นและกินอาหารบนแพลงตอน เมื่อถึงความยาว 4-8 ซม. ลูกดอกจะเคลื่อนไปยังซ้อนกัน ใน speckles สี speckled เป็นลักษณะพวกเขาอย่างแข็งขันกินแม่น้ำกับ worms, mollusks, แมลงและความสกปรกด้านล่างหลังจากนั้นไม่กี่เดือนหรือแม้กระทั่งสองปีขึ้นอยู่กับชนิดพันธุ์สีลายหายไปปลาถึง 10-15 ซม. และเริ่มอพยพไปยังปากแม่น้ำ ขั้นตอนนี้เรียกว่า smolt และใช้เวลาหลายวันเป็นเวลาหลายเดือน ที่ปากของปลาจะปรับตัวให้เข้ากับน้ำทะเลที่มีรสเค็มหางและเกล็ดของมันจะเพิ่มขึ้นสีจะกลายเป็นเงินที่สดใส กระบวนการนี้เรียกว่า smoltification หลังจากที่ปลาแซลมอนเข้าไปใน jambs และไปที่น้ำทะเล ในทะเลปลาใช้จ่าย 1-5 ปี (ขึ้นอยู่กับชนิด) การให้อาหารปลาตัวอื่นปูหอยแมวน้ำ ฯลฯ จากนั้นพวกเขาก็กลับไปที่ปากแม่น้ำพื้นเมืองของพวกเขา

มะเดื่อ 2 วงจรชีวิตของปลาแซลมอนแอตแลนติกและ coho ในชุดแต่งงาน ภาพจาก boomerangclub.ru และ nativefishsociety.org

ปลาแซลมอนทั้งหมดมีความสามารถที่น่าทึ่งโดยใช้กลิ่นเพื่อหาแม่น้ำได้อย่างแม่นยำที่พวกเขาฟัก ปลาแซลมอนที่เลี้ยงในฟาร์มปลากลับไปหาปลาชนิดนี้เพื่อวางไข่ ในธรรมชาติปลาแซลมอนกับกระแสเพิ่มขึ้นจากปากแม่น้ำไปยังพื้นที่วางไข่แสดงให้เห็นถึงความกระฉับกระเฉงและความเพียรที่น่าอัศจรรย์ ในเวลานี้ปลาหยุดกินและเมื่อถึงปลายทางพวกเขาเตรียมความพร้อมสำหรับการวางไข่: เพศชายได้รับสีผสมพันธุ์สดใส,และหญิงเลือกสถานที่สำหรับรังขุดหลุมด้วยการเคลื่อนไหวอย่างกระทันหันของหางและวางไว้ในนั้นไข่ที่ได้สุกจนถึงขณะนี้ ในขณะเดียวกันชายผู้ดูแลอาคารรังนกหญิงสร้างนม ผู้หญิงสามารถทำรังได้ถึงสามรัง หลังจากวางไข่มันจะคอยปกป้องรังของมันและผู้ชายจะค้นหาตัวเมียตัวอื่น ๆ ที่สร้างรัง ในทุกสายพันธุ์การสืบพันธุ์เกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวในชีวิต: ทั้งตัวผู้และตัวเมียตายภายในหนึ่งสัปดาห์หลังจากวางไข่

อย่างไรก็ตามคุณค่าทางโภชนาการของปลาแซลมอนหลังจากวางไข่อยู่ในระดับต่ำมากและมันตกลงมาเมื่อมันเคลื่อนขึ้นไปตามแม่น้ำ ดังนั้นในฟาร์มปลาแซลมอนจึงไม่ได้รับอนุญาตให้เข้าสู่วัยเจริญพันธุ์และยิ่งไปกว่านั้น และเพื่อดำเนินการต่อการผลิตคาเวียร์และปลา millet ถูกนำกลับมาจากพื้นที่วางไข่ตามธรรมชาติของปลาแซลมอน ดังนั้นโรงเพาะฟักโดยผลกระทบต่อประชากรธรรมชาติจึงแตกต่างจากการทำประมงทั่วไป มีปัญหาอื่น ๆ เกิดจากการเพาะพันธุ์ปลาแซลมอนเทียม เห็นตัวอย่างเช่นการเพาะเลี้ยงปลาแซลมอนสามารถนำไปสู่การสูญพันธุ์ของประชากรตามธรรมชาติของปลาแซลมอนสีชมพู "Elements", 12/18/2007

เมื่อเวลาผ่านไปก็กลายเป็นที่ชัดเจนว่าการตกปลาจากมหาสมุทรโลกมีขนาดใหญ่เกินไปและประชากรปลาแซลมอนตามธรรมชาติกำลังหมดสิ้นลงมากขึ้นในช่วงหลายปีสำหรับหลายสายพันธุ์และภูมิภาคการประมงถูกห้าม แต่ไม่เพียงพอที่จะฟื้นฟูประชากรตามธรรมชาติ ดังนั้นในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 หลายฟาร์มปลาได้เปลี่ยนบางส่วนหรือเต็มไปด้วยปลาที่กำลังเติบโตซึ่งได้รับอนุญาตให้วางไข่เมื่อพวกเขากลับมา ด้วยการควบคุมอัตราการรอดตายของช่วงเริ่มต้นที่อ่อนแอที่สุดของการพัฒนาปลาแซลมอนในพืชดังกล่าวปลาที่อยู่ไกลกว่าจะมีชีวิตอยู่ได้มากกว่าสภาพธรรมชาติ อย่างไรก็ตามจาก smoltification เพื่อการกลับมาของปลาแซลมอนเพื่อวางไข่ไม่มีการควบคุมเพิ่มเติมและการอยู่รอดของปลาจะมั่นใจได้โดยการปรับตัวของชีวิตของในป่า

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าปลาแซลมอนที่เลี้ยงเทียมในมหาสมุทรนั้นประสบความสำเร็จน้อยกว่าญาติป่าของพวกมันทำให้พวกเขารู้สึกเหนื่อยล้าและหลบหนีจากนักล่าได้แย่ลง (CM Chittenden et al., 2010 ผลทางพันธุกรรมกับสิ่งแวดล้อม) – และปลาแซลมอน Coho) การออกกำลังกายที่ลดลงของปลาที่เลี้ยงเชลยศักดิ์เป็นปัญหาร้ายแรงสำหรับการฟื้นฟูประชากรปลาแซลมอนตามธรรมชาติ

ในหมู่ปลาแซลมอนที่วางไข่ในฟาร์มปลาหลายชั่วอายุคนการเลือกอาจเกิดขึ้นได้ เป็นผลข้างเคียงอัตราการรอดตายของญาติของลูกปลาเหล่านี้ซึ่งเหมาะกับสภาพที่สร้างขึ้นในอ่างเก็บน้ำเทียมและตู้บ่มเชื้อเพิ่มขึ้นนอกจากนี้ความหลากหลายทางพันธุกรรมของปลาเหล่านี้จะ จำกัด เฉพาะยีนที่ผลิตปลาซึ่งก่อให้เกิดประชากรเทียม ดังนั้นจึงมีการจัดทำมาตรการในการแลกเปลี่ยนยีนระหว่างปลาแซลมอนป่ากับลูกพันธุ์ที่จับได้: พวกเขาเริ่มเพาะปลาใกล้กับพื้นที่วางไข่ตามธรรมชาติเพื่อให้ปลากลับสู่ไข่ปลาจะตกอยู่ในอ่างเก็บน้ำเทียมและปลาที่เลี้ยงเชลยอาจทิ้งลูกหลานไว้ในป่าได้ สันนิษฐานว่าการแลกเปลี่ยนยีนดังกล่าวจะช่วยแก้ปัญหาที่อธิบายข้างต้นได้ อย่างไรก็ตามปรากฏว่ามีเพียงหนึ่งชั่วอายุคนเท่านั้นที่เพียงพอสำหรับการเปลี่ยนแปลงยีนในปลาแซลมอนภายในประเทศเมื่อเปรียบเทียบกับสัตว์ป่า (M. R. Christie, 2012 การปรับตัวทางพันธุกรรมให้แก่ผู้ถูกจองจำอาจเกิดขึ้นได้ในคนรุ่นเดียว) และนั่นหมายความว่าปลาแซลมอนที่เลี้ยงในที่กักขังแตกต่างจากสัตว์ป่าในเวลาเดียวกันและไม่มีสิ่งใดในพันธุกรรมเพียงลำพัง

ในประเทศแคนาดาการศึกษาได้ดำเนินการทดสอบสมมุติฐานว่าปลาแซลมอนที่เลี้ยงในที่กักขังแตกต่างจากสัตว์ป่าไม่ใช่เพราะความแตกต่างของยีน แต่เนื่องจากกฎระเบียบต่างกัน ความจริงก็คือยีนเองไม่ได้กำหนดว่าสัตว์จะเป็นอย่างไร ประการแรกนอกเหนือไปจากยีนการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตนั้นได้รับผลกระทบจากสภาวะภายนอกอย่างต่อเนื่อง (เกี่ยวกับอัตราส่วนของการมีส่วนร่วมของยีนและสิ่งแวดล้อมโปรดดูที่แนวโน้มการกินมากเกินไปหรือภาวะทุพโภชนาการไม่ได้รับการสืบทอดมาจากองค์ประกอบต่างๆ 13 กันยายน 2560) ประการที่สองด้วยเหตุผลหลายประการยีนที่อยู่ในร่างกายสามารถ "เปิด" หรือ "ปิด" ได้ ตามกฎในแต่ละขั้นตอนของการพัฒนาในอวัยวะที่แตกต่างกันและแม้กระทั่งในแต่ละเซลล์ชุดของยีนที่ทำงานจะแตกต่างกัน การแสดงออกของยีนในร่างกายเป็นเรื่องยากมากที่จะควบคุม นอกเหนือไปจากความหลากหลายของสารสัญญาณการแสดงออกจะส่งผลกระทบต่อเช่นการจัดพื้นที่ของดีเอ็นเอ (พื้นที่ที่แตกต่างกันสามารถพับเก็บได้ซึ่งจะรบกวนหรือในทำนองเดียวกันจะก่อให้เกิดการทำงานของยีนที่ตั้งอยู่ในพื้นที่เหล่านี้) หรือโดยการติดฉลากด้วยกลุ่มเมธิลโดยการผูกมัดกับขอบเขตกฎระเบียบของยีนปิด บางครั้งก็เป็นแบบชั่วคราวและบางครั้งอย่างถาวร การปรับเปลี่ยนดังกล่าวเกิดขึ้นตลอดชีวิต แต่มีการใช้งานโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงการก่อตัวของรังไข่และการพัฒนาต้น (ดูปลา Danio rerio สืบทอดการปรับเปลี่ยนดีเอ็นเอจากพ่อ "Elements", 06.21.2013) พวกเขาเปลี่ยนการทำงานของยีน แต่ไม่ใช่ตัวดีเอ็นเอโดยทั่วไปดังนั้นจึงเรียกว่า epigenetic นั่นคือเกิดขึ้นเหนือยีน (ดูวิดีโอ)การเปลี่ยนแปลงของ Epigenetic อาจเกิดขึ้นได้ภายใต้การกระทำของผลิตภัณฑ์ของยีนอื่น ๆ และภายใต้การทำงานของสภาพแวดล้อมภายนอก

นักวิจัยทดสอบระดับ methylation ของไซต์ดีเอ็นเอต่างๆในปลาแซลมอนป่าและในประเทศจากแม่น้ำสองสายในรัฐบริติชโคลัมเบียในช่วง smolta บนแม่น้ำทั้งสองแม่น้ำ Capilano และแม่น้ำ Queensam, การวางไข่ตามธรรมชาติของปลาแซลมอนเกิดขึ้น (Oncorhynchus kisutch) แม่น้ำทั้งสองแห่งมีสาขาเล็ก ๆ สำหรับการเพาะพันธุ์ปลาแซลมอน ในทั้งสองกรณีโรงเพาะฟักตั้งอยู่และติดตั้งในลักษณะที่ปลาที่วางไข่ในโรงงานและปลาที่มีการพล่านในธรรมชาติเป็นประชากรเดี่ยว เพื่อเริ่มต้นกับนักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบว่าเป็นจริงหรือไม่ การวิเคราะห์ความแปรปรวนทางพันธุกรรมพบว่าปลาที่โตในสภาพการเป็นเชลยและในสภาพธรรมชาติของแม่น้ำสายหนึ่งเป็นญาติของกันและกัน และระหว่างแม่น้ำมีความแตกต่างทางพันธุกรรมอย่างมีนัยสำคัญ

ระดับของการเกิดเมธิลดีเอ็นเอในปลาที่จับได้มีความหมายสูงกว่าสัตว์ป่า นี้แสดงให้เห็นว่ายีนจำนวนมากที่ทำงานใน smolts ป่าไม่ทำงานที่มีความเข้มเช่นเดียวกับคนในประเทศ

ในบรรดาเว็บไซต์ที่มี methylation เพิ่มขึ้นมีหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับ homeostasis ไอออนิกและการควบคุมระดับของของเหลวในร่างกาย กิจกรรมลดลงของไซต์ดีเอ็นเอเหล่านี้อาจอธิบายถึงภาวะแทรกซ้อนที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ในระหว่างการฟอกย่อย (smoltification) นั่นคือการปรับตัวให้เข้ากับน้ำทะเลในปลาแซลมอนภายในประเทศ (J.M. Shrimpton et al., 1994)Oncorhynchus Kisutch) ก่อนและหลังการสัมผัสกับน้ำเค็ม)

พบกลุ่มยีนที่มีปริมาณมากเกินไปในยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างการติดต่อระหว่างเส้นประสาทและกล้ามเนื้อ สิ่งนี้จะช่วยลดการประสานงานของการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อและอาจเป็นสาเหตุของความเหนื่อยล้าที่กล่าวข้างต้นและการหลีกเลี่ยงไม่ดีของนักล่าในปลาแซลมอนพันธุ์เมื่อเทียบกับปลาแซลมอนป่า

นอกจากนี้ยังมียีนบางตัวที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองภูมิคุ้มกันและพฤติกรรมทางโภชนาการรวมทั้งยีนที่ผลิตภัณฑ์มีส่วนร่วมในการควบคุมการแสดงออกของภูมิภาคจีโนมอื่น ๆ อีกด้วยซึ่งส่วนใหญ่แล้วจะถูกปิดไป

ผลที่น่าสนใจที่สุดอย่างหนึ่งของงานวิจัยนี้ก็คือการเปลี่ยนแปลงระดับเมธิลเป็นเหมือนกันในฟาร์มเลี้ยงปลาสองแห่งที่เข้าร่วมในการศึกษา กลุ่มเมทิลส่วนเกินที่เกิดจากการทับถมของสัตว์ในประเทศเมื่อเทียบกับสัตว์ป่าที่มาจากแม่น้ำสายเดียวกันพบในกลุ่มดีเอ็นเอเดียวกันปรากฎว่าเงื่อนไขที่สร้างขึ้นโดยมนุษย์และไม่ใช่ความแตกต่างแบบสุ่มนำไปสู่ผลกระทบเชิงลบที่สังเกต: การออกกำลังกายที่ลดลงของปลาแซลมอนในประเทศในมหาสมุทร ตอนนี้ยังคงมีอยู่เพื่อหาว่าเงื่อนไขของการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำควรมีการเปลี่ยนแปลงเพื่อที่จะแก้ไขปัญหานี้และเป็นผลให้มีการปรับปรุงการทำงานของโปรแกรมสำหรับการฟื้นฟูปลาแซลมอนในธรรมชาติ

ที่มา: Jérémy Le Luyer, Martin Laporte, Terry D. Beacham, Karia H. Kaukinen, Ruth E. Withler, Jong S. Leong, Eric B. Rondeau, Ben F. Koop และ Louis Bernatchez การปรับเปลี่ยน epigenetic แบบขนานที่เกิดจากการเพาะเลี้ยงลูกด้วยนมในมหาสมุทรแปซิฟิกแซลมอน // PNAS. 2017 DOI: 10.1073 / pnas.1711229114

Alena Suhoputova


Like this post? Please share to your friends:
ใส่ความเห็น

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