příběh TRIPLOIDNÍCH ústřic

X

soukromí & Cookies

tento web používá cookies. Pokračováním souhlasíte s jejich použitím. Další informace, včetně toho, jak ovládat soubory cookie.

Mám To!

reklamy

dávno byly halcyonové dny moří, plné všech druhů ryb a měkkýšů, a laissez-faire politika, která se vyhýbala jakékoli formě regulace rybolovu, nejlépe ilustrovaný názory jednoho z intelektuálních obrů 19. století, Thomas Huxley, autodidaktický přírodovědec, který se nazval „Darwinovým buldokem“ kvůli jeho pevné obraně kontroverzních myšlenek a který zplodil dlouhou řadu huxleyových géniů. Podle jeho názoru byly odměny oceánů považovány za nevyčerpatelné a příroda ponechaná na svých vlastních zařízeních, v pravém duchu volného obchodu a liberalismu, byla téměř nekonečně odolná a mohla se přizpůsobit jakémukoli tlaku vyvíjenému člověkem, takže myšlenka jakékoli hrozby nadměrného rybolovu byla zcela odmítnuta. Abych byl spravedlivý k Huxleymu, ke konci jeho života, jeho tón se změnil, jak se stal více přesvědčen, že je třeba zavést správu ústřicových lůžek a uznat nebezpečí spojená s určitými praktikami. Kromě Francie většina zemí nedokázala zavést Žádný životaschopný systém regulace, dokud nebylo příliš pozdě. V dnešní době je tragédie celé této naivity na jedné straně a chamtivosti na straně druhé až příliš zřejmá. Zásoby dramaticky poklesly a rybolov se nyní stal mnohem více regulovaným. Akvakultura je považována za hospodářskou a environmentální nutnost k ochraně omezených zdrojů moří. Ne všechny akvakultury jsou však udržitelné a v nedávné knize Colina Nashe the History of Aquaculture (2011) se shromažďuje hromada důkazů o nechutném zapojení jaderného energetického průmyslu a nadnárodních chemických konglomerátů, jako je Union Carbide, Dow Chemical a Sun Oil v akvakultuře během 60. let 70. století, která měla ničivé důsledky pro mořské prostředí. Akvakultura byla vnímána jako způsob, jak si koupit dobrou publicitu a získat značku jako pečující společnost.

hned od začátku se věda snažila zapojit se do akvakultury. Jeden z jeho průkopníků, známý ve Francii jako le père de la pisciculture, Victor Coste (1807-1873) byl původně profesorem embryologie a byl nápomocný při šíření zájmu o metody umělého sběru divokých plivat z ústřic. Byl to věk prvních líhní, které byly založeny za účelem studia a umožnění tření ryb v umělém prostředí. Ale věda byla obecně pomalá k západce. První experimentální líhně ve větším měřítku byly zahájeny v 1930, v Conwy, Wales (Velká Británie) pod nejprve Herbert Cole (1911-1984) a později Peter Walne (1926-1978) a v Milfordu, Connecticut (USA) pod Victor Loosanoff (1899-1987). Většina prací se ale dostala až po 2.světové válce. Selektivní šlechtění a umělý odchov ústřic v líhních byly považovány za způsoby, jak kompenzovat zmizení divokých populací a nepředvídatelnost tření v chladnějším podnebí poskytnutím téměř neomezeného zdroje plivání pro pěstování. První komerční líheň ústřic byla otevřena na západním pobřeží USA v roce 1967, ale stejně jako většina líhní byla sužována různými biologickými problémy.

takže to byla scéna, kdy se mladý a ambiciózní student pokusil vytvořit hybridní ústřici, která v přírodě nikdy neexistovala. Příběh začíná v zalesněném výzkumném středisku na kopci, nyní Ira C. Darling Marine Center, s výhledem na řeku Damariscotta, na pobřeží Maine v severovýchodní Americe, kde v roce 1979 mořští biologové na univerzitě v Maine pracovali na metodách, které pomohou zlepšit místní průmysl měkkýšů. Bylo důležité najít způsoby, jak přimět ryby k rychlejšímu růstu v chladnějších vodách, překonat problémy s nevyzpytatelným třením při tak nízkých teplotách a vydělat více peněz produkcí měkkýšů ke spotřebě po celý rok. Myšlenka pěstování plodu v líhních nebyla nová, ale produkce sterilní ústřice byla, ten, který by byl odepřen nejzákladnější funkcí přírody, reprodukce, aby se zlepšil obsah masa, chuť a struktura. Namísto využití zásob glukózy a glykogenu v cukru pro výrobu gamet a snížení obsahu masa až o 70% by se předpokládalo, že sterilní ústřice by mohla být uvolněna, aby využila tuto energii pro růst masa a skořápek, čímž se zkrátí doba pěstování obchodovatelné ústřice. Další výhodou rychleji rostoucí ústřice bylo to, že by mohla dosáhnout velikosti trhu, než bude zranitelná vůči určitým druhům parazitů, jako je ten, který způsobuje Dermo chorobu (Perkinsus marinus). Jedním slovem, sterilní triploid měl být vytvořen, protože to mělo nezvratně marketingový smysl.

Ira C. Darling Marine Center na univerzitě v Maine

příběh triploidní ústřice je fascinující a do jisté míry děsivou kapitolou v historii akvakultury. Ztělesňuje touhu člověka zvládnout a povznést se nad nepředvídatelnost přírody, ale také klade nepříjemné otázky o délkách, do kterých se člověk vydal ve snaze změnit ekologii přírody. Jak Sir Maurice Yonge (1899-1986), významný mořský zoolog své doby, napsal ve svých ústřicích o budoucnosti ústřicové kultury: „čím více člověk zasahuje do přírody, tím větší jsou problémy, které vytváří (1960, 189).

zde mohou být potřebná některá základní fakta o genetické biologii. V živočišné říši jsou téměř všechny druhy diploidní, to znamená, že každá z jejich somatických buněk obsahuje dvě sady homologních chromozomů, každý od mužského a ženského rodiče. Somatické buňky vedou k vývoji jednotlivého těla procesem mitózy, ve kterém se buňky dělí replikací DNA, čímž si zachovávají své dvě sady identických chromozomů. Zárodečné buňky, které jsou zodpovědné za reprodukci a tvorbu nové generace, se nacházejí v pohlavních žlázách a vyvíjejí se do mužských a ženských gamet (tj. Tento proces, při kterém zárodečné buňky rekombinují své genetické molekuly DNA homologních chromozomů (synapse) a ztratí jednu ze svých sad chromozomů a stanou se haploidními (jedinou sadou chromozomů) potomkovými buňkami nebo gametami, se nazývá meióza. Jak pár genetických biologů tak stručně napsal, “ samotnou podstatou sexu je meiotická rekombinace.“(To jsme se ve škole nikdy nenaučili!). Meióza zahrnuje složité fáze chromozomální separace, přeskupení a segregace před vytvořením nových haploidních buněk, a to vše v relativně krátkém časovém období, i když je rozdělena do dvou hlavních fází, meiózy I a II. v každé z těchto dvou fází jsou vytlačována (uvolňována) zásadně tzv. polární těla a slouží jako biologické ukazatele vývoje meiózy, zejména při tvorbě triploidních vaječných buněk. Proces meiózy u mnoha mořských měkkýšů, včetně ústřic, je však zpožděn a dokončen až po oplodnění, zatímco u většiny ostatních zvířat je tento proces dosažen před oplodněním. Je to tento komplikovaný a úžasný proces meiózy, který je manipulován inhibicí nebo blokováním uvolňování polárních těl buď v meióze I nebo meióze II, aby se zajistilo, že si vajíčko uchová své dvě sady chromozomů. Normálně by se jedna sada chromozomů zbavila, aby se uvolnila cesta pro soubor chromozomů poskytovaných mužským spermatem, aby se zajistilo pokračování diploidie v organismu. Pokud se tato manipulace podaří, oplodněné vajíčko obsahuje tři sady chromozomů, tedy triploidní buňku, která pak může projít mitózou obvyklým způsobem. Obecně se předpokládalo, že dospělí triploidy jsou sterilní, protože jejich tři sady homologních chromozomů nemohly úspěšně rekombinovat během meiózy.

u lidí a savců obecně je stav triploidie vždy život ohrožující, ne-li smrtelný, ale ve světě bezobratlých a rostlin existuje mnoho druhů, které existují v přirozených stavech polyploidie (několik sad chromozomů). Například existují divoké druhy bobulí patřících do rodu Vaccinium, jako jsou borůvky, brusinky a brusinky, které jsou polyploidní (tetraploidní a hexaploidní), stejně jako diploidní. Existují dokonce i odrůdy hroznů, u kterých bylo zjištěno, že mají tuto vlastnost. Některé běžné zemědělské ovoce, jako jsou melouny, banány a pomeranče, byly také manipulovány do polyploidů, aby rostly rychleji a rychleji.

mezitím v Maine, výzkum byl zaměřen na vytvoření polyploidní měkkýše, a po sérii pokusů a omylů experimentů, jedna technika, která byla použita na škeble, stejně jako losos a pstruh duhový v Norsku dříve v časném 1970, byl vybrán s jeho spravedlivý podíl serendipity. Jednalo se o vložení toxické chemické látky, mykotoxinu, cytochalasinu B, v kritickém okamžiku během meiózy do nově oplodněného vajíčka, aby se zabránilo redukci dvou sad ženských chromozomů na jednu, takže skončí se třemi sadami (triploidie). Načasování, trvání a úrovně dávkování byly rozhodující a mohly by v nejhorších případech způsobit genetické abnormality (aneuploidii) a vysoké úmrtnosti v různých stádiích vývoje larev. Optimálním bodem, kdy byla toxická chemická látka vložena, bylo během meiózy II inhibovat uvolňování druhého polárního těla a tím produkovat triploidní zygotu (oplodněné vajíčko).

indukovaná triploidie

vývoj chemicky indukovaných triploidních zygotů během meiózy II

tato laboratorní technika použití cytochalasinu B byla postupně zdokonalována a uvedena do nové éry pěstování ústřic, ve které umělý, údajně sterilní druh, geneticky nemodifikovaný triploid, mohl být použit k rychlejší produkci masnější a šťavnatější ústřice, a dokonce i během léta, „r-méně“ měsíců. Mladý postgraduální student za touto prací byl Standish k. Allen Jnr, který spolu se svým nadřízeným Herbem Hidu a mentorem Jonem Stanleym je připočítán s inovativním výzkumem prováděným s východní nebo Atlantickou ústřicí Crassostrea virginica, i když se neobtěžoval nechat si patentovat svůj“ vynález“. Jejich práce v roce 1981 již vyvolala myšlenku vytvořit ústřice se sudým počtem chromozomových sad, jako jsou tetraploidy (čtyři sady), které by pak mohly synapse a být plodné. Nicméně, místní chovatelé ústřic v Maine byli příliš konzervativní, než aby přijali tuto novou technologii, a líhně, které existovaly, byly malé a experimentálnější než komerční.

takže Allen odletěl v roce 1983 místo na severozápad, nakonec dokončit své doktorské studium s známý biolog v oboru, Kenneth Chew, v Seattlu, kde ústřice průmysl byl mnohem více komercializován, a připraven k práci na Pacific oyster, crassostrea gigas. Vzhledem k tomu, že tato ústřice se obecně nemohla přirozeně rozmnožovat v chladnější tichomořské vodě, zavedené líhně již začaly produkovat diploidní semeno ústřice pro pěstování kultivátorů. On a další výzkumník, Sandra Downing, úspěšně aplikovali tuto techniku v roce 1985 na velké šarže ústřic v komerčním líhni, jejichž majitelé chtěli tento proces patentovat. Patent byl včas odmítnut z důvodu, že dřívější zveřejnění (v roce 1981) procesu znamenalo, že již není originální. Konečný výsledek žádosti v roce 1987 však vytvořil historický precedens jako přelomový soudní případ, protože bylo poprvé přiznáno, že patenty mohou být uděleny novým druhům zvířat, geneticky pozměněným nebo modifikovaným vědou. Najednou se tímto rozhodnutím otevřely dveře do světa moderní biotechnologie.

přesto zdravotní obavy týkající se karcinogenu, cytochalasinu B, rostly kvůli jeho vazbám na rakovinu a FDA (Úřad pro kontrolu potravin a léčiv) diskutoval o tom, zda zakázat jeho použití v komerčních líhních. Oba vědci se rozhodli vyzkoušet jinou metodu produkce triploidů vystavením ústřicových vajec hydrostatickému tlaku a tentokrát byla jejich patentová přihláška přijata. Další metodou, která byla také použita, bylo podrobení fáze zapínání meiózy teplotním extrémům. Alternativou k cytochalasinu B bylo použití inhibitoru enzymu, 6-dimethylaminopurinu (6-DMAP). Nevýhodou těchto čtyř forem indukované triploidie však bylo to, že vedly k vysokému úhynu larev ústřice v líhních kvůli závažnosti léčby, že úspěšnost se lišila a že některé triploidní ústřice byly natolik nestabilní, že se vrátily zpět do diploidů, jak rostly nebo se dokázaly plodit, a proto nebyly zcela sterilní. Existovaly další rozpory, že triploidy produkované dříve v meióze (tzv. meióza I) rostly rychleji, ale byly náchylné k vyšším úmrtnostem než triploidy produkované později během meiózy II. Rychlejší růst však mohl být také způsoben skutečností, že triploidní buňky měly o 33% větší objem než diploidní buňky. Vzhledem k tomu, že celý proces byl plný rizik a problémů, byly hledány jiné způsoby.

rozdíly v růstu mezi triploidní a diploidní ústřicí po 36 měsících

pomoc přišla z jiného nepůvodního zdroje, čínského genetika, který emigroval do Seattlu v roce 1985, aby pokračoval v postgraduální práci, Ximing Guo, a chtěl jít o krok dále a vytvořit tetraploidní ústřici (se čtyřmi sadami chromozomů), která by při chovu přirozeným diploidem vytvořila „přirozený“ triploid, čímž by se zabránilo použití jakékoli toxické a rakovinné chemikálie. Problém byl v tom, že diploidní vejce bylo obvykle příliš malé na to, aby drželo dvě další sady chromozomů a všechny jeho pokusy skončily neúspěchem. Mezitím se Standish Allen přesunul zpět na východní pobřeží a v roce 1989 získal své první akademické místo na Rutgers University a její Haskins Shellfish Research Laboratory. Během několika let se mu podařilo přesvědčit Guo, aby se k němu připojil, a oba začali spolupracovat na konkrétním problému vytvoření plodného triploidu s dostatečně velkými vejci, i když Od počátku měly být triploidní ústřice zcela sterilní a neschopné vyvinout gamety. Bylo však občas pozorováno, že takové plodné triploidy existovaly. Takže jakmile byly tyto triploidní ústřice a jejich velká vejce identifikovány, Guo a Allen se stále uchýlili k cytochalasinu B, aby zajistili, že triploidní vejce mohou být manipulována během meiózy I, aby se přizpůsobila další sadě chromozomů z mužských diploidů a poté vyrostla do ústřice. Bylo zjištěno, že je naprosto nezbytné sledovat načasování biologických ukazatelů ve skutečných meiotických příhodách u jednotlivých triploidních samičích vajec, spíše než dodržovat obecnější kritéria, pokud mají být tetraploidy úspěšně chovány, kvůli větší variabilitě a asynchronii triploidních vajec než v diploidních ekvivalentech. I tehdy byla průměrná úspěšnost po osmi dnech asi 12% (i když jiní uváděli mnohem nižší čísla) a drtivá většina oplodněných vajíček byla deformovaná aneuploidy. Dalšími kritickými parametry byly úrovně slanosti a teploty a délka času stráveného vejci ponořenými do mořské vody. Podle jednoho článku napsaného těmito dvěma vědci a dvěma čínskými kolegy byl hlavní příčinou vzniku tetraploidů mechanismus během rozhodující fáze meiózy II, nazývané sjednocená bipolární segregace, kdy jsou homologní chromozomy segregovány do různých buněk. Je to docela ironický vtípek přírody, že dodávka sterilních ústřic závisí na tom, že ty samé ústřice nejsou vůbec sterilní!

 přírodní triploidie

výroba přírodních triploidních zygotů pomocí tetraploidních samců a diploidních samic

v roce 1993 byla nová tetraploidní ústřice vytvořena v laboratoři Guo a Allen: bylo to podruhé, kdy Allen vynalezl umělou ústřici, ale teď si nenechal ujít vytvoření patentu na svou práci. Pokud by mohla být pravidelně zaručena dodávka tetraploidních ústřic, mohly by být ve velkém měřítku použity, častěji než ne samčí druhy, k chovu se samičími diploidy, aby se vytvořily „přirozené“ triploidní potomky, které mají být použity k pěstování. Tyto“ přirozené “ triploidy byly po pouhých 9 měsících růstu až o 50% větší než normální diploidní ústřice, což uspokojilo jak vědce, tak kultivátory, a dokonce o třetinu větší než indukované triploidy. Vzhledem k rostoucí závislosti ústřicového průmyslu na líhních pro zásobování ústřicových semen tichomořských ústřic, crassostrea gigas, došlo k rychlé reakci pěstitelů i líhní na vývoj technik tri – a tetraploidie, zejména západní pobřeží Severní Ameriky. Nyní většina semen ústřice dodávaných komerčními líhněmi pro pěstování existují triploidy, vyrobené různými popsanými metodami, ačkoli šarže vyráběné staršími metodami často mohou obsahovat diploidní ústřice.

patent Spojených států

5,824,841

Guo a spol.

Říjen 20, 1998

tetraploidní měkkýši

Abstrakt

podle tohoto vynálezu jsou nové tetraploidní měkkýši, včetně ústřic, lastur, škeblí,mušlí a škeblí. Rovněž je poskytnuta metoda produkce tetraploidních měkkýšů a Metoda produkce triploidních měkkýšů pářením nových tetraploidních měkkýšů s diploidními měkkýši.

Vynálezci: Guo; Ximing (Glassboro, NJ), Allen, Jr.; Standish k. (Mauricetown, NJ)
Nabyvatel: Rutgers, státní univerzita v New Jersey (New Brunswick, NJ)
Appl. Č.: 08/895,077
soubor: Červenec 16, 1997

patent (patent Spojených států 5824841) byl proto udělen v roce 1998 Guo i Allenovi. Pokračovali v založení speciální start-up společnosti pro tvorbu tetraploidních měkkýšů s Rutgers University, 4Cs Breeding Technologies, Inc, která dodává své patentované tetraploidní ústřice licencovaným líhním, které chtějí chovat 100% zaručené triploidy pro pěstování.

nyní se jedná o nejběžnější způsob produkce triploidních semen ústřice v líhních pro pěstování ústřice a tato závislost na tetraploidní technologii každým rokem roste, zejména v Severní Americe. Allen pokračoval v práci na produkci kmenů tetraploidů odolných vůči chorobám a je snadné vidět, jak výzkum prováděný jím a dalšími, například nyní v Aquaculture Genetics and Breeding Technology Center v rámci Virginia Institute of Marine Sciences, o manipulaci se sadou chromozomů nakonec povede, pokud již ne, ke genetické selekci, k vývoji specifických kmenů triploidních ústřic, které nejen rostou rychleji a větší, ale budou mít také zvláštní vlastnosti skořápky a budou schopny odolat virům, parazitům a znečišťujícím látkám a bezpochyby i v důsledku toho, že předmět – do oblasti transgeniky a genetické modifikace, kde je zaveden materiál DNA z jiného druhu. Kromě toho existují obavy z dlouhodobých rizik v průběhu generací používání mykotoxinu, jako je cytochalasin B, při tvorbě tetraploidů první generace, protože o takových účincích je známo jen velmi málo.

ústřice byly vždy považovány, stejně jako mnoho jiných měkkýšů, za jeden z posledních přírodních produktů a často byly uváděny na trh jako takové. Pokud postupně ztratí nejen tento status a také pověst, mohou to mít důsledky pro jejich spotřebu. Naštěstí existují zásoby divokých ústřic, které se stále pěstují, a dokonce i semena z těchto populací, které se prodávají jiným pěstitelům a doufejme, že to bude pokračovat a bude zachováno.

Francie je další zemí, která vzala na palubu výhody pěstování triploidů, známých tam jako l ‚ Huître des quatre saisons-ústřice pro čtyři roční období. Od té doby 1997 když IFREMER-státní Výzkumný ústav pro mořské vykořisťování-koupil tetraploidní ústřice k chovu, mnoho kultivátorů bylo nadšeno nákupem semen ústřice ze svých líhní, které se staly komerčně dostupnými 2000. Etické spory však stále vyvstávají o jejich místě a účincích v biologické rozmanitosti mořských ekosystémů a také mezi spotřebiteli, kteří jsou k produktu skeptičtí.

na druhé straně však věda a člověk dělají vše pro to, aby zatměli přírodu, ale příroda bude mít poslední slovo nebo se smát cokoli a člověk bude vždy hrát zoufalou doháněcí hru, ve které jsou pravidla tajně změněna a která nás pravděpodobně povede do nezvratné kataklyzmatu. Již se odhaduje, že 85% všech původních ústřicových útesů bylo celosvětově vyhynulo a v mnoha oblastech je ztráta více než 99%. Ústřice však v zásadě poskytují nejen útesy, které zmizely, ale pravděpodobně ještě důležitější jsou celé mořské ekosystémy: služby jako filtrace vody, potrava a stanoviště pro jiné druhy a pobřežní stabilizace a obrana. Má-li být dosaženo udržitelnosti rybolovu ústřic, je třeba přísně prosazovat ochranu a správu útesů, včetně zřízení chráněných oblastí a zákazu ničivých postupů při sklizni. Společné a společné úsilí různých zúčastněných stran, jako jsou rybáři, společnosti zabývající se akvakulturou, veřejné agentury, skupiny pro ochranu životního prostředí a ochranu životního prostředí a další nevládní organizace, je naprosto nezbytné, má-li být dosaženo dlouhodobé obnovy útesů ústřic a udržitelné sklizně, spíše než krátkozrakých cílů rybolovu, ke kterému často dochází. Ale to vše je v rozporu se zrnem cest a posunů života autonomie, které po staletí označovaly rybáře, vodáky a mořské komunity; nyní se také museli bránit tomu, aby byli přemoženi urbanizací, gentrifikací a industrializací. A viděli, že zdroj jejich obživy napadl a převzal konglomeráty a zády ke zdi se stali veškerým majetkem svého mořského území, možná jako poslední zoufalé opatření k ochraně jeho klesajícího bohatství. Svým způsobem, kdo jim to může vyčítat? Spíše to bylo nevyhnutelné šíření urbanizovaného života ve všech jeho avatarech, které zabilo ústřicové postele, zběsilá poptávka a nadměrná spotřeba, nemoci, znečištění a acidifikace – pár slov, moderní civilizace. Nyní je tedy na těch nejpříkladnějších nosičích, vědcích, přijít s laboratorními řešeními, která opraví a obnoví vyčerpané břehy ústřic, které kdysi naplnily naše pobřežní vody.

Villeneuve, a. m. & K. J. Hillers: odkud meióza? Cell, 106 (2001), 647-650.

Stanley, J. G., S. K. Allen a H. Hidu: polyploidie indukovaná v americké ústřici, Crassostrea Virginica, s Cytochalasinem B. akvakultura, 23 (1981), 1-10.

Que, H. et al: segregace chromozomů v oplodněných vejcích z triploidních ústřic. Crassostrea gigas (Thunberg), po inhibici polárního tělesa 1. Biologický Bulletin, 193 (1997), 14-19.

Beck, M. W. et al: _Oyster útesy v ohrožení a doporučení pro ochranu, obnovu a správu. Bioscience, 61 (2011), 107-116.

triploidní diagramy byly převzaty z webových stránek společnosti 4Cs Breeding Technologies, Inc. http://www.4cshellfish.com
inzeráty

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.