Det late livet på laben koster fisken dyrt

Sebrafisken er tilsynelatende en beskjeden skapning. De kan få opptil 200 barn i uka, er billige og lette å få til å formere seg, og barna deres er små og gjennomsiktige.

Men det viktigste ved dem, i hvert fall for forskere, er at de har flere genetiske, anatomiske og fysiologiske trekk felles med mennesker.

Helt siden den ungarske forskeren og pioneren Georg Streisinger begynte å bruke disse små, men viktige fiskene i 1972, har naturforskere funnet måter de kan bruke sebrafisk til å studere alt fra epilepsi til miljøgifter.

Forskere ved Kavli Institute of Systems Neuroscience i Trondheim bruker til og med genetisk endrede sebrafisker for å studere hvordan hjerneceller er koblet sammen.

Alle disse årene med avl og fangenskap kan ha gitt oss opptil 150 generasjoner med sebrafisk, ifølge én biologs anslag. Dette fikk en forskergruppe til å forstå at de hadde et perfekt eksperiment for å studere evolusjon.

Forskerne lurte på hva som hadde skjedd med sebrafisken i laboratoriet gjennom alle disse generasjonene. Hva hadde skjedd med fiskenes evne til å tilpasse seg miljøet, det som forskere kaller fenotypisk plastisitet?

Sebrafisken (Danio rerio) er like uunnværlig i laboratoriet som rotter. Nå har de gitt forskerne enda mer innsikt. Foto: Fredrik Jutfelt, NTNU VIS MER

Mister de tilpasningsevnen?

– Plastisiteten gjør at levende vesener kan tilpasse seg ulike miljøer. For eksempel at de kan være like effektive under flere temperaturforhold, sier Rachael Morgan.

Hun tok nylig doktorgraden ved Institutt for biologi ved NTNU.

– Men plastisiteten, denne evnen til å justere fysiologien, altså organer og celler, kan komme til en pris. Det kan derfor være at sebrafisk som er avlet frem i fangenskap under ekstremt stabile forhold kan miste denne plastisiteten etter noen generasjoner, sier doktor Morgan..

Så forskerne utførte et eksperiment med både ville sebrafisk og laboratoriefisk for å se om de fant noen forskjell i tilpasningsevnen deres.

Funnene er nå publisert i the Proceedings of the National Academies of Science of the United States, PNAS.

• Les også: Hodets viktigste hår er på innsiden

Stabile temperaturer i laben gir mindre behov for endring

Generelt avles sebrafisker i laboratoriet frem under en optimal temperatur. Denne ligger på rundt 28 grader, og gir både sunn vekst og best fruktbarhet.

Over tid har sebrafisken i fangenskap tilpasset seg dette. I tillegg har de tilpasset seg livet i et lite akvarium sammen med mange andre fisker, tørrfôr og at mennesker håndterer dem.

Rachael Morgan og doktorgradskandidat og medforfatter Mette Finnøen gjør klar miniakvarier for fisken. Foto: Fredrik Jutfelt, NTNU VIS MER

Morgan og kollegene bestemte seg derfor for å sammenligne hvordan laboratoriefiskene greide å takle ulike temperaturer sammenlignet med vill sebrafisk.

De tok 300 unge laboratoriefisker og 300 ville fisker. Disse ble utsatt for 15 ulike temperaturer i 35 dager. Temperaturen varierte fra 10 til 38 grader, som baserer seg på spennvidden som ville sebrafisker kan regne med å oppleve.

Etter den 35 dager lange akklimatiseringsperioden måtte både villfisk og laboratoriefisk gjennom en rekke tester og målinger, som for eksempel svømmeaktivitet, maksimum svømmehastighet, forbrenning og vekstrate.

Resultatene viser at laboratoriefisken faktisk har mistet evnen til å tilpasse seg etter en rekke mål, konstaterer Morgan.

– Vi undersøkte om det er en kostnad ved tilpasningsevnen, og om det finnes et kostnadsnivå der vi må forvente at tilpasningsevnen blir selektert bort om det ikke finnes noen grunn til å beholde den, sier Morgan.

– Og det er i stor grad det vi finner. Vi viser også at endringer har funnet sted for flere ulike trekk og over flere nivåer i organismen, fra det genetiske nivået til hele individet, noe som er ganske så unikt.

• Les også: Oppvarming av kloden går raskere enn evolusjonen

Mister evne til å tilpasse seg omgivelsene

Professor Fredrik Jutfelt, seniorforfatter av artikkelen, sier studien også viser hvordan to populasjoner, eller isolerte grupper av en art, har tilpasset seg omgivelsene de lever i gjennom evolusjon.

Fredrik Jutfelt, leder for Fish Ecophysiology Lab ved NTNU. Her har de flere fiskearter, også sebrafisk. Foto: NTNU VIS MER

–  Sebrafisker i laboratoriet tilpasset seg det snevre temperaturområdet de lever under i laboratoriet, men har til gjengjeld mistet evnen til å klare seg like godt under høyere eller lavere temperaturforhold enn det de har opplevd, sier Jutfelt.

– Den ville fisken opplever et stort spenn i temperaturene, og er tilpasset dette sånn at de kan justere fysiologien ved hjelp av plastisiteten for å greie seg like godt under ulike forhold,

Studien er også en påminner om at organismer som sebrafisk, som har blitt adoptert av forskere for en rekke forskningsemner og er avlet frem gjennom flere tiår, ikke er prikk like artsfellene i det fri, sier forskerne.

– Studien illustrerer også hvordan modellorganismer, som sebrafisk i laboratoriet, kanskje ikke gir en nøyaktig representasjon av det som skjer med deres ville motstykker, sier Jutfelt. – Det viser hvor raskt endringer kan skje i en organisme, i dette tilfellet tap av tilpasningsevne.

Referanse: Rachael Morgan, Anna H. Andreassen, Eirik R. Åsheim, Mette H. Finnøen, Gunnar Dresler, Tore Brembu, Adrian Loh, Joanna J. Miest, and Fredrik Jutfelt. Reduced physiological plasticity in a fish adapted to stable temperatures. PNAS. May 26, 2022. 119 (22) e2201919119 https://doi.org/10.1073/pnas.2201919119