Kombinasjon av lys og salt viktig for smolt

Forskere har i lengre tid søkt etter svar på hva som regulerer endringer i laksen når den går fra å være i ferskvann til bli saltvannsfisk. Nå er de litt nærmere et svar. 

Todelt bilde, til venstre en laksehjerne, til høyre svømmende smolt. Foto
Laksehjernen må gjennomgå store endringer for å klare overgangen fra ferskvann til saltvann. Til venstre ser vi celledeling i hypothalamus på en smolthjerne.(Foto: Lars Ebbesson)

– Vi har antatt at endringer i thyroid-hormoner har vært viktig for normal smoltutvikling, men vi har ikke visst hvordan hormonet aktiveres eller hvilken rolle det spiller, sier Ebbesson. Forskerne ved Uni Research Miljø har nå funnet ledetråder som kan gi svar.

En ny studie viser nå at lys - endringer i daglengde - påvirker det som skjer i fiskens hjerne under smoltifisering. I en ny studie som nylig er publisert i Current Biology fant Ebbesson og kollegene at lys økte et spesielt enzym, type 2 deiodinase, som aktiverer thyroid-hormonet i hjernen hos smolt. Dette enzymet stimulerer fisken til å forberede seg før den vandrer ut i sjøvann.

De fant også en viktig endring i fiskens gjeller. Gjellene er viktig for å regulere saltbalansen i fisken. I studien fant de at enzymet som aktiverer thyroid-hormonet i gjellene øker kun når fisken kommer i saltvann. Dette kan forklare hvorfor tidligere studier har vist at thyroid-hormonets betydning har vært minimal. Studiene har fokusert på parr-smolt-transformasjonen i ferskvann, ikke saltvann.

Kontrollerer endringer

– Våre funn øker vår forståelse av organspesifikk regulering og aktivering av hormoner. Det gir oss bedre forståelse av hvordan miljøsignaler som lys og salt kontrollerer fysiologiske endringer, sier Ebbesson.

Smilende mann i halvfigur. Foto
Lars Ebbesson leder forskningsgruppen integrert havbruksbiologi ved Uni Research Miljø. (Foto: Andreas Graven)

Studien er resultatet av et samarbeid med seniorforskerne Tom Ole Nilsen og Sigurd Handeland fra Ebbessons forskningsgruppe, professorene David Hazlerigg fra Universitetet i Tromsø og Sam Martin ved Universitetet i Aberdeen.

Det internasjonale forskerteamet samarbeider også om FRIMEDBIO- prosjektet The smolt brain model: Unraveling nature´s regulation of neural plasticity. Prosjektet er treårig og finansiert av Norges forskningsråd.

– I prosjektet studerer vi hvordan miljø og genetikk regulerer laksehjernens plastisitet midtveis i livet, sier Ebbesson.

Ny innsikt

– Sammen så gir disse resultatene ny innsikt i hvordan smoltifiseringen reguleres og hvordan miljøet påvirker denne spesielle overgangen fra ferskvann til saltvann, sier Ebbesson.

Ebbesson og kollegene startet også nylig opp et nytt treårig FRIMEDBIO-prosjekt for å finne ut mer om sammenhengen mellom lys, saltregulering og overgangen der fisken blir til smolt. Prosjektet heter “Light & Salt - Thyroid hormone deiodinase paralogues & the evolution of complex life-history strategy in salmonids”

Forskningsgruppen integrert havbruksbiologi ved Uni Research har tidligere blant annet funnet ut at laks kan være plaget av stress. De fant ut at kronisk stress kan være medvirkende til at laks ikke finner tilbake til elvene.

Dette skyldes at miljøet påvirker fiskenes evne til læring. Er miljøet dårlig over tid, lærer de dårligere. Forskerne påviste at fisk som var utsatt for dårlig vannkvalitet hadde høyere risiko for å få kronisk stress. Hvor robuste fiskene er mentalt og fysiologisk gir viktig informasjon om hvordan fiskene vil takle utfordringer i fremtiden. Dette er et nytt eksempel på hvordan Ebbesson og kollegaer benytter integrert nevrobiologi for belyse flere av biologiens mysterier.

Ønsker å finne flere svar

Forskergruppen skal nå søke om å bli et Senter for fremragende forskning i integrert fiskenevrobiologi. Målet er å skape et forskningsmiljø som vil være en viktig ressurs for forskere innen fiskebiologi og evolusjon, både nasjonalt og internasjonalt.

Tre menn i et laboratorium. Foto
SØKER OM SENTER: Professor Lars Ebbesson og hans kolleger Tom Ole Nilsen og Sigurd Handeland skal søke om å bli senter for fremragende forskning. (Foto: Andreas Graven)

-Hjernen regulerer de fleste biologiske prosesser, likevel er det svært få forskningsmiljø i Norge som studerer hvordan fiskehjernen fungerer. I et land hvor fisk spiller en så sentral rolle, vil et senter som gir viktig innsikt i grunnleggende spørsmål om hjernefunksjon også kunne få betydning for forvaltningen av villfisk og for havbruksnæringen, sier Ebbesson.

Senteret vil gjøre det mulig for forskere å se nærmere på spesifikke reguleringer og funksjoner i fiskers hjerne. Forskningen vil kunne gi viktige svar både for dem som arbeider med fisk og med mennesker. Senteret vil også utvide og sentralisere teknologiske ressurser og nevroanatomidatabaser. Arbeidet med å bygge opp dette er allerede i gang.

– Mekanismene i hjernen til mennesker og fisk opptrer på lignende måte. Ved å forstå mer av det som skjer i fiskens hjerne, kan vi også forstå mer om menneskets hjerne, sier Ebbesson.

Smolthjernen

Ebbesson understreker også at kunnskap om hvordan fiskenes hjerne fungerer, vil være viktig for havbruksnæringen. Man vil blant annet kunne forutsi og regulere hvordan fisk blir påvirket av miljøendringer.

Forskergruppen i Bergen er unik fordi den jobber på tvers av disipliner. Det nye senteret vil tilby forskere helt ny kunnskap og verktøy. 

Se mer om smolthjernen her

Tverrfaglig tilnærming

Senter for integrert fiskenevrobiologi (SIFN) skal ledes av Ebbesson. Han har vært tilknyttet Universitet i Bergen siden han flyttet til Bergen som post-doc i 2000. I 2006 ble han ansatt i Uni Research og i 2009 startet han forskergruppen integrert havbruksbiologi og Fish Neuroscience Network i Bergen. Dette ble senere til NORDFORSK Behavioural Fish Neuroscience Network (BeFiNe), som nå er del av EU-prosjektet COPEWELL. Høsten 2015 vil forskningsgruppen søke om å bli Senter for fremragende forskning.

Senteret vil studere evolusjonære og miljømessige mekanismene som styrer utvikling og funksjonelle endringer i fiskens hjerne. Dette er felles initiativ mellom Uni Research og universitetene i Bergen, Tromsø og Oslo. Havforskningsinstituttet, Sarssenteret samt internasjonale eksperter fra Japan, USA og Europa vil også være involvert i senteret.

– Verdensledende

– Senteret her i Bergen vil bli verdensledende, sier Ebbesson.

Nøkkelen til suksess ligger i at senteret vil kombinere kompetanse fra ulike felt innen nevrovitenskap, funksjonell nevroanatomi, molekylærbiologi, bioinformatikk, økologi og fiskens fysiologi.

– En slik integrert tilnærming er viktig for å løse utfordringer med regulering av livshistorie overganger, atferdsmessige motivasjon og miljømessige og genetiske modulering av tilpasning. I dag er det få forskere i verden som er i stand til å ha en slik integrert tilnærming, sier Ebbesson.


30. april 2015 09:45