Cykl dobowy zwiększa wydajność hodowli ostryg
Zapewnienie dostępu do żywności coraz większej liczbie ludności w zrównoważony sposób pozostaje jednym z największych wyzwań dla świata. Kluczowym elementem tej układanki jest akwakultura, która może zaspokoić potrzeby żywieniowe bez nadmiernego eksploatowania środowisk morskich. Hodowla organizmów wodnych, w szczególności ostryg, jest także niezbędna z punktu widzenia odtwarzania siedlisk morskich. Zespół finansowanego ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie” projektu NEUROSHELL zapewnił naukowcom cenne szkolenia w zakresie neuroendokrynologii i fizjologii organizmów wodnych, a także dostarczył ważnej wiedzy na temat etapów rozwoju ostrygi europejskiej (Ostrea edulis).
Metoda oparta na cyklach dobowych
Jednym z wyzwań związanych z optymalizacją hodowli ostryg jest planowanie etapów rozwojowych, zwłaszcza tarła oraz osiadania ostryg w stadium larwalnym. Jak twierdzi Mairi Cowan, stypendystka działania: „Działania badawcze i rozwojowe realizowane w ramach projektów takich jak NEUROSHELL są niezbędne, by umożliwić wylęgarniom małży poprawę wydajności reprodukcji i zwiększenie kontroli nad jej przebiegiem, skalowanie produkcji i zapewnienie bezpieczeństwo dostaw nasienia”. Warunki panujące w środowisku, w tym temperatura i światło, mają bezpośredni wpływ na etapy rozwoju małży. Jednym z głównych zadań wylęgarni ostryg jest optymalizowanie reprodukcji, zwiększenie synchronizacji rozwoju organizmów hodowanych i dbanie o wysokie wskaźniki przeżywalności dojrzałych osobników. To właśnie z tego powodu kluczem do osiągnięcia tego celu jest zrozumienie dziennego rytmu zmian warunków środowiskowych. W ramach swoich prac Cowan przeprowadziła dwa trwające 7 miesięcy badania in vivo dotyczące rozmnażania w warunkach naturalnych, a także w stałej temperaturze i przy zapewnieniu niezmiennego czasu oświetlenia w ciągu dnia. W ramach przeprowadzonych doświadczeń badaczka zmieniała temperaturę oraz ilość światła w otoczeniu rozwijających się dorosłych osobników – jedno z nich obejmowało wystawienie ostryg na światło przez 24 godziny na dobę, inne zakładało symulację naturalnych warunków długości dnia, a jeszcze inne stały stosunek światła dziennego do jego braku, czyli 18 do 6 godzin. Badania objęły także różne rodzaje i kolory światła, w tym światło białe, niebieskie i czerwone. Oprócz badania dorosłych ostryg, badacze skupieni wokół projektu NEUROSHELL analizowali także wpływ temperatury i światła na młode, dopiero rozwijające się ostrygi, przyglądając się trzem możliwościom – utrzymywaniu stałej wysokiej temperatury (20 °C), stałej niskiej temperatury (16,5 °C) oraz zmiennej temperatury, oscylującej cyklicznie w zakresie od 15 °C do 18 °C. W ramach doświadczeń badacze kontrolowali także czas oświetlenia (stosując podział na 12 godzin światła i 12 godzin ciemności), testowali różne kolory światła (białe, niebieskie lub czerwone), stosowali także ciągłe światło białe.
Techniki fizjologiczne, biochemiczne i molekularne
Oprócz kontrolowania temperatury i oświetlenia, Cowan wykorzystała szereg narzędzi do zbadania stanu organizmów w warunkach doświadczalnych. Badaczka użyła badań ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy w celu wykrycia neurohormonów reprodukcyjnych i glikoprotein – kluczowych markerów rozmnażania, a także receptorów neuroprzekaźników związanych z metamorfozą. Przeprowadzone badania rzuciły także nowe światło na zagadnienie zegara molekularnego oraz elementy składowe układu melatonergicznego. Zespół projektu NEUROSHELL przeanalizował fizjologię ostryg O. edulis poprzez określenie sposobu ekspresji różnych genów w tkankach. Wszystkie przeprowadzone doświadczenia obejmowały pomiary cech fizycznych, takich jak waga, długość, rozwój gonad i oocytów. Badacze wycięli ich zwoje trzewne i gonady w celu przeprowadzenia molekularnych analiz ekspresji genów. Projekt NEUROSHELL połączył instytucje akademickie ze Szkocji i Hiszpanii oraz spółki zajmujące się akwakulturą w Zjednoczonym Królestwie. Gospodarzem projektu było stowarzyszenie Scottish Association for Marine Science. Uniwersytet w Kadyksie (Hiszpania) zapewnił badaczom szkolenie w zakresie rozwoju narzędzi molekularnych, z kolei dzięki hodowcom ostryg i wylęgarniom badacze dysponowali niezbędną wiedzą fachową oraz ostrygami do badań. Pomimo koncentracji na ostrygach, projekt NEUROSHELL przyczynił się do znaczącego poszerzenia umiejętności koordynatorki projektu, a przeprowadzone w ramach prac analizy danych przyczyniły się do rozwoju badań nad biologią organizmów morskich oraz opracowania optymalnych praktyk w zakresie akwakultury. Jak podsumowuje Cowan: „Rezultaty projektu NEUROSHELL mogą być wykorzystane nie tylko do bezpośredniego zwiększenia wydajności wylęgarni, ale także przyczyniają się do położenia podwalin pod przyszłe badania”.
Słowa kluczowe
NEUROSHELL, ostrygi, akwakultura, cykl dobowy, doświadczenia in vivo, hodowla ostryg, techniki molekularne
