По мере продолжения поиска оптимального способа производства стерильной выращиваемой рыбы такие новые методы, как прерывание миграции зародышевых клеток, по мнению одного американского ученого, могут стать хорошей альтернативой индукции триплоидии.
Стерилизация культурной рыбы предлагает промышленной аквакультуре ряд преимуществ. Для фермеров одно из них заключается в том, что гидробионт не достигает половой зрелости. Это желательный исход, так как половозрелость ухудшает качество рыбы и делает её более восприимчивой к болезням. Стерилизация также ограничивает влияние культуры на окружающую среду, так как предотвращает попадание в дикую природу вместе со сбежавшими особями искусственно выращенных генов, не предназначенных для таких условий. Нынешний излюбленный метод стерилизации состоит в индукции триплоидии.
Сам процесс довольно прост. Оплодотворенные икринки подвергают воздействию высокого давления или высокой температуры, что прекращает движение хромосом во время мейоза (деления клеток). Обработанные икринки сохраняют больше хромосом, чем обычно — три вместо двух, что делает животное бесплодным. Триплоидизация как метод стерилизации имеет целый ряд преимуществ. Он уже используется в сельскохозяйственных системах. Большинство бананов, которые мы едим, и арбузов без косточек являются триплоидами. С его помощью можно массово стерилизовать рыбу — это существенный фактор при коммерческом использовании. Другие методы, такие как хирургическая стерилизация, гораздо более трудоемкие и, на самом деле, пригодны лишь для одновременной стерилизации небольшого количества особей.
Как и любая технология, индукция триплоидии не идеальна. При достижении промыслового размера триплоиды имеют меньший вес по сравнению с их диплоидными сородичами. Кроме того, они более склонны к деформации скелета, у них могут быть меньшие по размеру и иногда деформированные жабры, что отражается на здоровье и поведении. Болезни также вызывают озабоченность, хотя исследования, сравнивающие восприимчивость триплоидов и диплоидов к болезням, показали неоднозначные результаты. Также озабоченность вызывает то, что стерилизация не гарантирована. Различные исследования показали, что успех стерилизации составляет от 97% до 100% для лососевых, и этот процесс может быть менее эффективным для мужских, нежели для женских особей. Эти проблемы подтолкнули к поиску альтернативных методов стерилизации, пригодных для коммерческого использования.
Доктор Ten-Tsao Wong (Университет Мэриленда, округ Балтимор) сосредоточил свои исследования на примордиальных зародышевых клетках, группе клеток внутри эмбриона, которые в конечном счете становятся икрой или спермой у взрослых рыб. Прежде чем они смогут превратиться в икру или сперму, эти клетки должны мигрировать в развивающиеся гонады. За счет изменения экспрессии генов эта миграция может быть остановлена и индуцирована стерилизация. В то же время в Норвегии д-р Anna Wargelius (Институт морских исследований) использовала инструмент редактирования генома CRISPR для создания Атлантического лосося вообще без зародышевых клеток.
Прерывание миграции зародышевых клеток д-ра Wong и техника CRISPR д-ра Wargelius подразумевают генетическую модификацию рыбы, что, по мнению Wong, представляет ряд опасностей. «Когда вы хотите получить стерильную рыбу, вы должны сделать трансгенную версию каждой рыбы, – объясняет он. — Вы хотите стерильного лосося, вам надо создать трансгенного лосося. Вы хотите стерильную форель, вам необходимо создать трансгенную форель».
Wong говорит, что различные нормативные требования в разных странах также являются значительным препятствием. Даже при наличии согласия государственных органов необходимо преодолеть еще одно препятствие — выбор покупателей, которые до настоящего момент выказывают значительное сопротивление генетически модифицированной рыбе.
Д-р Wong, работа которого финансируется за счет Гранта оценки биотехнологических рисков USDA и Гранта Программы исследования аквакультуры NOAA Sea, также скорее рассматривал бы прерывание развития примордиальных зародышевых клеток иммерсиальным методом, нежели генетическую модификацию. Он разработал специальную ванну, состоящую из синтетических молекул, предназначенных для прерывания экспрессии гена, и транспортер для доставки молекулы в икру. Обработка не дает развиваться гонадам, создавая таким образом стерильную рыбу. Wong надеется, что в ближайшие несколько лет он сможет оценить развитие рыбы, обработанной с помощью иммерсиального метода, и сравнить этих рыб с триплоидами. Если все пройдет хорошо, то эта процедура даст ряд преимуществ по сравнению с методом генетической модификации. Её проведение не сопровождается появлением новой породы трансгенной рыбы, купание можно легко интегрировать в используемые в настоящее время методы выращивания, можно стерилизовать большое количество икры за один прием.
Пока некоторые государственные органы требуют триплоидизацию. До момента, пока не будут полностью разработаны и приняты законодательно и обществом альтернативные решения, приоритетными останутся вопросы, связанные с проблемами выращивания триплоидных особей. Сюда входит изучение того, чем триплоиды питаются и где живут.
Триплоидам Атлантического лосося требуется больше фосфора, чем диплоидам, особенно молоди во время быстрого роста. Работа д-ра Per Gunnar Fjelldal (Институт морских исследований, Норвегия) показала, что без достаточного количества фосфора более вероятны деформации и даже смертность. Это означает, что триплоидов не стоит кормить так же, как их сородичей диплоидов, как это обычно бывает. Точное количество фосфора, которое нужно добавлять в их рацион для обеспечения оптимальной жизнедеятельности, является областью для нового исследования.
Также стало очевидным, что триплоиды лосося более чувствительны к температуре и гипоксии (низкому уровню кислороды), чем диплоиды. Это, по словам д-ра Florian Sambraus (Институт морских исследований, Норвегия), может повлиять на рост, потребление корма и смертность. В ходе его лабораторных экспериментов триплоиды показали более высокое потребление корма при температурах от 3ᵒC и 9ᵒC и максимальное потребление при 12ᵒC . Потребление корма диплоидами максимально при 15ᵒC и больше, чем у диплоидов, только когда температура превышает 12ᵒC. Если создавались условия гипоксии, триплоиды действительно страдали: количество потребляемого корма сокращалось, а при температуре 18ᵒC смертность становилась существенной проблемой. Диплоиды же, с другой стороны, оказались гораздо более терпимыми к гипоксии. В исследовании предлагаются четкие рекомендации для производителей лосося: использовать триплоидов лосося в тех местах, где гипоксия, если и случается, то редко, и где температура воды не поднимается выше 15ᵒC. Если ферма расположена в местах, где условия более изменчивы, самым безопасным будет выращивание диплоидов.
——
thefishsite.com/