В теплой воде лососи растут быстрее, но страдают от деформаций позвоночника. Норвежские ученые оценили скорость и величину изменений, а также выяснили, почему рыба страдает от слишком теплой воды.
Рыбоводы, как всякие предприниматели, заинтересованы в снижении затрат и делают все, чтобы рыба быстрее росла. Один из самых простых способов -- выращивать рыбу на рыбозаводах в более теплой воде, чем положено виду в природе. Рыба действительно быстрее набирает массу, но это не проходит для нее бесследно. О том, что происходит в этом случае с атлантическим лососем, рассказали норвежские ученые.
Собственно, то, что повышение температуры воды вызывает у лососей аномалии позвоночника, известно. Харальд Таклье (Harald Takle) и его группа из Норвежского института питания, рыболовства и аквакультуры (Norwegian Institute of Food, Fisheries and Aquaculture Research) детально описали эти аномалии и разобрались с их причинами.
Ученые проводили наблюдения за двумя группами атлантического лосося: одна росла при нормальной, а другая при повышенной на 6 градусов температуре воды. Эксперимент начался с оплодотворения икры (это всегда происходит в холодной воде). Икру контрольной группы инкубировали, как положено, при +6 °С, а икру экспериментальной группы -- при +10 °С. После вылупления контрольную группу мальков поместили в водоем, где температуру постепенно повышали до +10 °С, а в водоеме с экспериментальными мальками температура постепенно повысилась до +16 °С.
Ускорение привело к перестройке
В теплой (условно) воде рыбы росли быстрее, чем в холодной. Время от оплодотворения икры до первого кормления (когда личинка рыбы израсходовала весь запас питательных веществ из икринки и переходит к самостоятельному питанию) в холодной воде составило пять месяцев, а в теплой -- три месяца.
Анализы исследователи брали проводили у рыбы в трех возрастах, вернее, в трех весовых категориях -- 2, 15 и 60 г. Эти показатели массы в теплой воде рыбы достигали значительно быстрее, чем в холодной. Тепловодные лососи достигли 2 г через 6 недель после первого кормления, 15 г -- через 3 месяца и 60 г -- через 7 месяцев. А контрольные достигли тех же размеров через 11 недель, 5 месяцев и 10 месяцев соответственно.
Как видно из этих цифр, повышение температуры на 6 градусов радикально ускорило рост рыб. Выгода, казалось бы, налицо.
Но столь же очевидными оказались и нарушения. Ученые просветили рентгеном позвоночники рыб и в каждой возрастной группе оценили число особей с явными патологиями. Аномалии строения позвонков у 2-граммовых лососей возникли в 4% случаев в холодной воде и в 10% случаев в теплой воде. Когда рыбки выросли до 15 г, различия стали более очевидными: 3,4% аномальных позвоночников в холодной воде и 17,9% в теплой воде. Наконец, у 60-граммовых рыб в холодной воде аномалии найдены у 8% особей, а в теплой воде у 28,1% особей.
Но даже без выраженных аномалий рыбы в той и другой группах различаются по соотношению длины и ширины позвонков. Рентген показал, что тела позвонков у группы в теплой воде достоверно короче. Ученые считают это результатом повышенной нагрузки на позвоночник из-за быстрого роста рыбы.
Радиографический анализ показал также сниженную минерализацию позвонков у рыб в теплой воде.
Высокая температура ударила по генам
Развитие позвоночника лососей, так же как и других рыб, требует сбалансированного соотношения хряща и костей. Все процессы образования костной и хрящевой тканей (в том числе дифференцировка клеток остеобластов и хондроцитов, их созревание, образование костного и хрящевого матрикса и его минерализация) тонко отрегулированы.
В костной ткани все это обеспечивают остеобласты. Сначала они синтезируют белок коллаген, образующий основу костного матрикса, а затем обеспечивают его минерализацию, выделяя соли кальция. У рыб в теплой воде минерализация не успевала за ростом. В хрящевой ткани рост и минерализацию осуществляют хондроциты. В экспериментальной группе лососей гистологический анализ выявил гипертрофированные хондроциты, которые не справляются с этой задачей.
Регуляцию всех физиологических процессов обеспечивают гены. Норвежские биологи методом ПЦР в реальном времени изучили профиль активности 20 генов в костной и хрящевой тканях. Они обнаружили, что у рыб в теплой воде изменилась экспрессия многих генов, участвующих в формировании и минерализации внеклеточного матрикса. У большинства генов активность под действием высокой температуры снижалась, но были и такие, которые повышали активность или начинали работать в неправильное время. Изменилась активность генов нескольких транскрипционных факторов и сигнальных молекул. Из-за этого, например, в остеобластах снизился синтез остеокальцина и остеонектина -- индикаторов минерализации кости. Разбалансировка регуляторных механизмов и привела к костно-хрящевым аномалиям.
Статья о том, почему лососи не любят теплую воду, опубликована в журнале BMC Physiology.
