historien om triploide østers

privatliv&Cookies

denne side bruger cookies. Ved at fortsætte accepterer du deres brug. Lær mere, herunder hvordan du styrer cookies.

Fik Det!

reklamer

for længe siden var havenes halcyon-dage, fyldt med alle slags fisk og bløddyr, og laisses-faire-politik, der undgik enhver form for regulering af fiskeri, bedst eksemplificeret ved udtalelser fra en af de intellektuelle giganter i det 19.århundrede, Thomas genier. Efter hans mening blev havets bounties betragtet som uudtømmelige, og naturen overladt til sine egne enheder, i den sande ånd af frihandel og liberalisme, var næsten uendelig modstandsdygtig og kunne tilpasse sig ethvert pres pålagt af mennesket, så ideen om enhver trussel om overfiskeri blev fuldstændig afvist. Mod slutningen af sit liv ændrede hans tone sig, da han blev mere overbevist om, at forvaltning af østersbed skulle introduceres og erkendte farerne ved visse fremgangsmåder. Bortset fra Frankrig kunne de fleste lande ikke indføre et levedygtigt reguleringssystem, før det var for sent. I dag er tragedien om al denne naivitet på den ene side og grådighed på den anden side kun for åbenbar. Bestandene er faldet dramatisk, og fiskeriet er nu blevet langt mere reguleret. Akvakultur ses som en økonomisk og miljømæssig nødvendighed for at beskytte havets begrænsede ressourcer. Men ikke alle akvakultur er bæredygtig, og i en nylig bog af Colin Nash, historien om akvakultur (2011), en bunke af beviser er samlet af usmagelige inddragelse af atomkraftindustrien og multinationale kemiske konglomerater som Union Carbide, do Chemical og Sun Oil i akvakultur i 1960/70 ‘ erne, som havde ødelæggende konsekvenser for havmiljøet. Akvakultur blev set som en måde at købe god reklame på og erhverve et brand som en omsorgsfuld virksomhed.

lige fra begyndelsen har videnskaben bestræbt sig på at involvere sig i akvakultur. En af dens pionerer, kendt i Frankrig som Le P-Larre De La pisciculture, Victor Coste (1807-1873) var oprindeligt professor i embryologi og var medvirkende til at sprede interesse for metoderne til kunstig indsamling af vild spyt fra østers. Hans var en alder af de første rugerier, der blev etableret for at studere og tillade fisk gyde i kunstige miljøer. Men videnskaben var generelt langsom til at låse på. De første eksperimentelle rugerier i større skala blev startet i 1930 ‘ erne, under Første Herbert Cole (1911-1984) og senere Peter valne (1926-1978) og i Milford, Connecticut (USA) under Victor Loosanoff (1899-1987). Men det meste af arbejdet kom først ud af jorden efter 2.verdenskrig. Selektiv avl og kunstig opdræt af østersspyttet i rugerier blev set som måder at kompensere for forsvinden af vilde bestande og uforudsigelighed ved gydning i koldere klimaer ved at give en næsten ubegrænset kilde til spyt til dyrkning. Det første kommercielle østersfrøklækeri åbnede på den amerikanske vestkyst i 1967, men som de fleste rugerier var plaget af forskellige biologiske problemer.

så dette var scenen, da en ung og ambitiøs studerende begyndte at forsøge at skabe en hybrid østers, en som aldrig havde eksisteret i naturen. Fortællingen begynder i en skovklædt, bakketop forskningscenter, nu Ira C. Darling Marine Center med udsigt over Damariscotta-floden på Maine-kysten i det nordøstlige Amerika, hvor havbiologer ved University of Maine i 1979 arbejdede på metoder til at hjælpe med at forbedre den lokale skaldyrsindustri. Det var vigtigt at finde måder at få fisk til at vokse hurtigere i de koldere farvande, at overvinde problemerne med uregelmæssig gydning ved så lave temperaturer og at tjene flere penge ved at producere skaldyr til forbrug hele året rundt. Ideen om at dyrke yngelbestand i rugerier var ikke ny, men at producere en steril østers var en, der ville blive nægtet naturens mest basale funktion, reproduktion, så kødindhold, smag og struktur kunne forbedres. I stedet for at udnytte sine sukkerreserver af glukose og glykogen til gameteproduktion og reducere dets kødindhold med så meget som 70%, troede man, at den sterile østers kunne frigøres til at udnytte denne energi til kød-og skalvækst, hvilket reducerede tiden til at dyrke en omsættelig østers. En anden fordel ved en hurtigere voksende østers var, at den kunne nå markedsstørrelse, før den var sårbar over for bestemte typer parasitter som den, der forårsager Dermo-sygdom (Perkinsus marinus). I et ord ville den sterile triploid blive skabt, fordi den gjorde uigenkaldeligt markedsføringsfølelse.

Ira C. Darling Marine Center ved University of Maine

historien om den triploide østers er et fascinerende og til en vis grad skræmmende kapitel i akvakulturens historie. Det indbegreber menneskets ønske om at mestre og hæve sig over naturens uforudsigelighed, men det stiller også ubehagelige spørgsmål om, hvor langt mennesket er gået i stræben efter at ændre naturens økologi. Som Sir Maurice Yonge (1899-1986), en fremtrædende marinesoolog på sin tid, skrev i sine østers om østers kulturens fremtid, “jo mere mennesket griber ind i naturen, jo større bliver de problemer, han skaber (1960, 189).

nogle elementære fakta om genetisk biologi kan være nødvendige her. I dyreriget er næsten alle arter diploide, dvs.hver af deres somatiske celler indeholder to sæt homologe kromosomer, en hver fra den mandlige og kvindelige forælder. Somatiske celler giver anledning til udviklingen af den enkelte krop gennem mitoseprocessen, hvor celler deler sig gennem DNA-replikation og således bevarer deres to sæt identiske kromosomer. Kimceller, der er ansvarlige for reproduktion og dannelse af en ny generation, er placeret i gonaderne og udvikler sig til mandlige og kvindelige kønsceller (dvs.sæd og æg). Denne proces, hvorved kimceller rekombinerer deres genetiske DNA-molekyler af homologe kromosomer (synapsis) og mister et af deres sæt kromosomer og bliver haploide (et enkelt sæt kromosomer) afkom celler eller kønsceller kaldes meiose. Som et par genetiske biologer så kortfattet skrev, “selve essensen af køn er meiotisk rekombination.”( Det lærte vi aldrig i skolen!). Meiose involverer indviklede faser af kromosomal adskillelse, omlejringer og adskillelse, før der dannes nye haploide celler, alt sammen inden for en relativt kort periode, skønt det er opdelt i to hovedfaser, meiose I og II. i hvert af disse to faser ekstruderes (frigives) afgørende såkaldte polære legemer og tjener som biologiske indikatorer for udviklingen af meiose, især i skabelsen af triploide ægceller. Meioseprocessen i mange marine bløddyr, herunder østers, er imidlertid forsinket og kun afsluttet efter befrugtning, mens denne proces i de fleste andre dyr opnås før befrugtning. Det er denne komplicerede og fantastiske proces med meiose, der manipuleres ved at hæmme eller blokere frigivelsen af de polære kroppe enten i meiose I eller meiose II for at sikre, at ægget bevarer sine to sæt kromosomer. Normalt ville et sæt kromosomer blive kastet for at gøre plads til det sæt kromosomer, der leveres af den mandlige sæd, for at sikre fortsættelsen af diploidi i organismen. Hvis denne manipulation lykkes, indeholder det befrugtede æg tre sæt kromosomer, dvs. bliver en triploid celle, som derefter kan gennemgå mitose på den sædvanlige måde. Det blev generelt antaget, at voksne triploider var sterile, da deres tre sæt homologe kromosomer ikke med succes kunne rekombineres under meiose.

hos mennesker og pattedyr generelt er tilstanden af triploidi altid livstruende, hvis ikke dødelig, men i ikke-hvirveldyr-og planteverdenen er der mange arter, der findes i naturlige tilstande af polyploidi (flere sæt kromosomer). For eksempel er der vilde arter af bær, der tilhører slægten Vaccinium, som blåbær, tranebær og lingonbær, der er polyploide (tetraploid og geksploid) såvel som diploid. Der er endda sorter af druer, der er blevet opdaget at have denne funktion. Nogle almindelige landbrugsfrugter, såsom meloner, bananer og appelsiner, er også blevet manipuleret til polyploider for at vokse sig større og hurtigere.

i mellemtiden tilbage i Maine var forskningen rettet mod at skabe polyploide skaldyr, og efter en række forsøg og fejlforsøg blev en teknik, der var blevet brugt på muslinger såvel som laks og regnbueørred i Norge tidligere i begyndelsen af 1970 ‘ erne, valgt med sin rimelige andel af serendipity. Det involverede indsættelse af et giftigt kemikalie, et mykotoksin, cytochalasin B, på et kritisk tidspunkt under meiose I det nyligt befrugtede æg for at forhindre reduktion af de to sæt kvindelige kromosomer til et, så det ville ende med tre sæt (triploidi). Timing, varighed og doseringsniveauer var afgørende og kunne i værste tilfælde forårsage genetiske abnormiteter (aneuploidi) og høje dødeligheder på forskellige stadier af larveudvikling. Det optimale punkt, hvor det giftige kemikalie blev indsat, var under meiose II for at hæmme frigivelsen af det andet polære legeme og således producere en triploid gygot (befrugtet æg).

induceret triploidi

udviklingen af kemisk inducerede triploide gygoter under meiose II

denne laboratorieteknik til anvendelse af cytochalasin B blev gradvist perfektioneret og indvarslet en ny æra inden for østersdyrkning, hvor en kunstig, angiveligt steril art, ikke genetisk modificeret dog triploid, kunne bruges til at producere en mere kødfuld og saftig østers hurtigere, og endda til at i løbet af sommeren, “r-mindre” måneder. Den unge kandidatstuderende bag dette arbejde var Standish K. Allen Jnr, der sammen med sin vejleder Herb Hidu og mentor Jon Stanley krediteres den innovative forskning, der udføres med den østlige eller atlantiske østers, Crassostrea virginica, skønt han ikke gider at få sin “opfindelse” patenteret. Deres papir i 1981 fremførte allerede ideen om at skabe østers med et lige antal kromosomsæt, som tetraploider (fire sæt), som derefter kunne synapse og være frugtbare. Imidlertid var de lokale østersbønder i Maine for konservative til at omfavne denne nye teknologi, og de rugerier, der eksisterede, var små og mere eksperimentelle end kommercielle.

så Allen sprang i 1983 i stedet mod nordvest for til sidst at afslutte sine ph.d.-studier med en velkendt biolog i marken, Kenneth tygge, i Seattle, hvor østersindustrien var langt mere kommercialiseret og klar til arbejde på stillehavsøsters, Crassostrea gigas. Da sidstnævnte østers generelt ikke var i stand til at gyde naturligt i det koldere stillehavsvand, var veletablerede rugerier allerede begyndt at producere diploid østersfrø, som kultivatorer kunne vokse. Han og en anden forsker, Sandra Dunning, anvendte teknikken med succes i 1985 på store partier østers i en kommerciel rugeriindstilling, hvis ejere ønskede processen patenteret. Patentet blev med tiden afvist med den begrundelse, at en tidligere offentliggørelse (i 1981) af processen betød, at den ikke længere var original. Slutresultatet af ansøgningen i 1987 skabte imidlertid en historisk præcedens som en skelsættende retssag, da det for første gang nogensinde blev indrømmet, at patenter kunne tildeles nye dyrearter, genetisk ændret eller modificeret af videnskaben. Pludselig blev døren til den moderne bioteknologis verden kastet åben af denne afgørelse.

alligevel voksede sundhedsmæssige bekymringer over kræftfremkaldende stof, cytochalasin B, på grund af dets forbindelser med kræft, og FDA (Food and Drug Administration) diskuterede, om det skulle forbydes dets anvendelse i kommercielle rugerier. De to forskere besluttede at prøve en anden metode til at producere triploider ved at udsætte østersæg for hydrostatisk tryk, og denne gang blev deres patentansøgning accepteret. En anden metode, der også blev brugt, var at udsætte startfasen af meiose for ekstreme temperaturer. Et alternativ til cytochalasin B har været brugen af en hæmmer, 6-dimethylaminopurin (6-DMAP). Ulemperne ved disse fire former for induceret triploidi var imidlertid, at de resulterede i høje dødeligheder af østerslarverne i rugerierne på grund af sværhedsgraden af behandlingen, at succesraten varierede, og at nogle triploide østers var ustabile nok til at vende tilbage til diploider, da de voksede eller var i stand til at gyde sig selv, og var derfor ikke helt sterile. Der var andre modsætninger, at triploider produceret tidligere i meiose (såkaldt meiose I) voksede hurtigere, men var tilbøjelige til højere dødelighed end triploider produceret senere under meiose II. Men hurtigere vækst kunne også have været på grund af det faktum, at triploide celler var 33% større i volumen end diploide celler. Da hele processen var fyldt med risici og problemer, blev der søgt andre måder.

forskelle i vækst mellem en triploid og diploid østers efter 36 måneder

hjælp kom fra en anden ikke-indfødt kilde, en kinesisk genetiker, der emigrerede til Seattle i 1985 for at forfølge postgraduate arbejde, og han ønskede at gå et skridt videre og skabe en tetraploid østers (med fire sæt kromosomer), som hvis opdrættet med en naturlig diploid derefter ville producere en “naturlig” triploid og således undgå brugen af ethvert giftigt og kræftkemikalie. Problemet var, at det diploide æg normalt var for lille til at rumme to ekstra sæt kromosomer, og alle hans forsøg endte med fiasko. I mellemtiden var Standish Allen flyttet tilbage til østkysten og fik sin første fuldtids akademiske stilling ved Rutgers University og dets Haskins Shellfish Research Laboratory i 1989. Inden for få år lykkedes det ham at overtale Guo til at slutte sig til ham der, og de to begyndte at arbejde sammen om det specifikke problem med at skabe en frugtbar triploid med store nok æg, skønt triploide østers fra starten skulle være helt sterile og ude af stand til at udvikle kønsceller. Imidlertid blev det lejlighedsvis observeret, at sådanne frugtbare triploider eksisterede. Så når disse triploide østers og deres store æg blev identificeret, Guo og Allen tyede stadig til cytochalasin B for at sikre, at triploide æg kunne manipuleres under meiose I for at rumme et andet sæt kromosomer fra mandlige diploider og derefter vokse til østersspat. Det blev fundet, at det var absolut nødvendigt at overvåge tidspunktet for biologiske indikatorer i de faktiske meiotiske begivenheder i de individuelle triploide hunæg snarere end at følge mere generelle kriterier, hvis tetraploider skulle opdrættes med succes, på grund af større variation og asynkroni af triploide æg end i diploide ækvivalenter. Selv da var den gennemsnitlige succesrate efter otte dage omkring 12% (selvom andre har rapporteret meget lavere tal), og langt størstedelen af de befrugtede æg var deformerede aneuploider. Andre kritiske parametre var saltholdighed og temperaturniveauer og længden af tid brugt af æggene nedsænket i havvand. Ifølge et papir skrevet af disse to forskere og to kinesiske kolleger var hovedårsagen til dannelsen af tetraploider en mekanisme under et afgørende stadium af meiose II, kaldet united bipolar segregation, når de homologe kromosomer adskilles i forskellige celler. Det er ret ironisk, at forsyningen med sterile østers afhænger af, at de samme østers slet ikke er sterile!

naturlig triploidi

produktionen af naturlige triploide gygoter ved hjælp af tetraploide hanner og diploide hunner

i 1993 blev den nye tetraploide østers oprettet i laboratoriet af Guo og Allen: dette var anden gang Allen havde opfundet en kunstig østers, men nu ville han ikke gå glip af at skabe et patent for sit arbejde. Når forsyningen af tetraploide østers regelmæssigt kunne garanteres, kunne de bruges, oftere end ikke den mandlige art, i stor skala til at opdrætte med kvindelige diploider for at producere “naturlige” triploide afkom, der skal bruges til dyrkning. Disse “naturlige” triploider var efter kun 9 måneders vækst så meget som 50% større end normale diploide østers, hvilket opfyldte både forskerne og kultivatorerne og endda en tredjedel større end inducerede triploider. På grund af østersindustriens voksende afhængighed af rugerier til levering af østersfrø af stillehavsøsters, Crassostrea gigas, der har været en hurtig reaktion fra både avlere og rugerier for at udvikle teknikkerne til tri – og tetraploidi, især Nordamerikas vestkyst. Nu er det meste af østersfrøet leveret af kommercielle rugerier til dyrkning der triploider, produceret med de forskellige beskrevne metoder, skønt partier produceret med ældre metoder ofte kan indeholde diploide østers.

United States Patent

5,824,841

Guo, et al.

Oktober 20, 1998

tetraploide skaldyr

abstrakt

tilvejebragt ved denne opfindelse er nye tetraploide bløddyr, herunder østers, kammuslinger, muslinger, muslinger og abalone. Også, forudsat er en metode til fremstilling af tetraploide bløddyr og en metode til fremstilling af triploide bløddyr ved at parre de nye tetraploide bløddyr med diploide bløddyr.

Opfindere: Guo; (Glassboro, NJ), Allen, Jr.; Standish K. (Storbritannien, NJ)
modtager: Rutgers, Statens Universitet i ny Jersey)
Appl. Ingen.: 08/895,077
Filed: juli 16, 1997

patentet (United States Patent 5824841) blev derfor tildelt i 1998 til både Guo og Allen. De fortsatte med at oprette et specielt opstartsfirma til oprettelse af tetraploide bløddyr med Rutgers University, 4Cs Breeding Technologies, Inc, der leverer sine patenterede tetraploide østers til licenserede rugerier, der ønsker at opdrætte 100% garanterede triploider til dyrkning.

så nu er dette den mest almindelige måde at producere østers triploid frø i rugerier til østers dyrkning, og denne afhængighed af tetraploid teknologi er vokset i år, især i Nordamerika. Allen har fortsat arbejdet med at producere sygdomsresistente stammer af tetraploider, og det er let at se, hvordan den forskning, der udføres af ham og andre, for eksempel, nu på Akvakulturgenetik og Avlsteknologicenter inden for Virginia Institute of Marine Sciences, om kromosomsæt manipulation vil i sidste ende føre, hvis ikke allerede, til genetisk udvælgelse, til udvikling af specifikke stammer af triploide østers, som ikke kun vokser hurtigere og større, men også vil have særlige skalegenskaber og være i stand til at modstå vira, parasitter og forurenende stoffer og uden tvivl selv på grund af kursus-til området transgenics og genetisk modifikation, hvor DNA-materiale fra en anden art introduceres. Derudover er der bekymring over de langsigtede risici gennem generationer ved at bruge et mykotoksin, som cytochalasin B, i skabelsen af første generations tetraploider, da meget lidt vides om sådanne virkninger.

østers er som mange andre skaldyr altid blevet betragtet som et af de sidste naturlige produkter og er ofte blevet markedsført som sådan. Hvis de gradvist mister ikke kun denne status og også omdømme, kan der være konsekvenser for deres forbrug. Heldigvis er der stadig bestande af vilde østers, der dyrkes og endda frø fra disse bestande, som sælges til andre avlere, og forhåbentlig vil dette fortsætte og bevares.

Frankrig er et andet land, der har taget fordelene ved at dyrke triploider, der er kendt der som L ‘ Hu – østersen for de fire årstider. Lige siden 1997, da IFREMER – et statsligt Forskningsinstitut for havudnyttelse – købte tetraploide østers til opdræt, har mange kultivatorer været begejstrede for at købe østersfrø fra dets rugerier, som blev kommercielt tilgængelige 2000. Imidlertid opstår der stadig etiske kontroverser om deres sted og virkninger i den biologiske mangfoldighed af marine økosystemer og også blandt forbrugere, der er skeptiske over for produktet.

men på den anden side gør videnskab og menneske alt, hvad de kan for at formørke naturen, men naturen vil have det sidste ord eller grine uanset, og mennesket vil altid spille et desperat indhentningsspil, hvor reglerne er skjult ændret, og som sandsynligvis vil føre os ind i en irreversibel katastrofe. Det anslås allerede, at 85% af alle indfødte østersrev er udryddet globalt, og i mange områder er tabet mere end 99%. Men det er ikke kun revene, der er forsvundet, men sandsynligvis vigtigere hele marine økosystemer, som østers dybest set giver: sådanne tjenester som vandfiltrering, fødevarer og levesteder for andre arter og kyststabilisering og forsvar. Hvis bæredygtighed i østersfiskeri skal opnås, skal revbeskyttelse og-forvaltning håndhæves strengt, herunder etablering af beskyttede områder og forbud mod destruktiv høstpraksis. En samordnet og fælles indsats fra forskellige interessenter, såsom fiskere, akvakulturvirksomheder, offentlige agenturer, miljø-og bevaringsgrupper og andre ngo ‘ er, er absolut nødvendig, hvis der skal opnås en langsigtet genopbygning af østersrev og bæredygtige høst snarere end de kortsigtede mål for put-and-take-fiskeri, der ofte er sket. Men alt dette går imod kornet af veje og skift i et liv med autonomi, der har markeret fiskere, vandmænd og havfarende samfund i århundreder; de har nu også måttet modstå at blive overvældet af urbanisering, gentrifikation og industrialisering. Og de har set kilden til deres levebrød invaderet og overtaget af konglomerater og med ryggen mod muren er blevet alle de besiddende om deres marine territorium, muligvis som en sidste desperat foranstaltning for at beskytte dens svindende rigdom. På en måde, hvem kan bebrejde dem? Hellere, det har været den uundgåelige spredning af urbaniseret liv i alle dets avatarer, der har dræbt østersbedene, den vanvittige efterspørgsel og overforbrug, sygdom, forurening og forsuring-med et par ord, moderne civilisation. Så det er nu op til de mest eksemplariske bærere af sidstnævnte, forskerne, at komme med laboratorieløsninger, der vil reparere og gendanne de udtømte østersbanker, der engang fyldte vores kystfarvande.

Villeneuve, A. M. & K. J. Hillers: hvorfra meiose? Celle, 106 (2001), 647-650.

Stanley, J. G., S. K. Allen og H. Hidu: polyploidi induceret i den amerikanske østers, Crassostrea Virginica, med Cytochalasin B. akvakultur, 23 (1981), 1-10.

Kromosomsegregation i befrugtede æg fra triploide stillehavsøsters. Crassostrea gigas (Thunberg), efter hæmning af polært legeme 1. Biologisk Bulletin, 193 (1997), 14-19.

Beck, M. V. et al: _Oyster Rev i fare og anbefalinger til bevarelse, restaurering og forvaltning. Bioscience, 61 (2011), 107-116.

triploiddiagrammerne blev taget fra hjemmesiden til 4Cs Breeding Technologies, Inc. http://www.4cshellfish.com
annoncer

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.