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”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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”.
