povestea stridiilor triploide

X

Confidențialitate & cookie-uri

acest site folosește cookie-uri. Continuând, sunteți de acord cu utilizarea lor. Aflați mai multe, inclusiv cum să controlați cookie-urile.

Am Înțeles!

reclamele

cu mult timp în urmă au fost zilele halcyon ale mărilor, pline de tot felul de pești și moluște și Politica laissez-faire care a evitat orice formă de reglementare a pescuitului, cel mai bine exemplificată de opiniile unuia dintre giganții intelectuali ai secolului al 19-lea, Thomas Huxley, un om de știință natural autodidactic, care s-a autointitulat „buldogul lui Darwin” datorită apărării sale ferme a ideilor controversate ale acestuia din urmă și care Genii. În opinia sa, recompensele oceanelor erau considerate inepuizabile, iar natura lăsată la propriile dispozitive, în adevăratul spirit al comerțului liber și al liberalismului, era aproape infinit de rezistentă și se putea adapta la orice presiune impusă de om, astfel încât ideea oricărei amenințări de pescuit excesiv a fost respinsă total. Pentru a fi corect cu Huxley, spre sfârșitul vieții sale, tonul său s-a schimbat, pe măsură ce a devenit mai convins că gestionarea paturilor de stridii trebuie introdusă și a recunoscut pericolele inerente anumitor practici. În afară de Franța, majoritatea țărilor nu au reușit să introducă niciun sistem viabil de reglementare până când nu a fost prea târziu. În zilele noastre, tragedia acestei naivități, pe de o parte și a lăcomiei, pe de altă parte, este prea evidentă. Stocurile au scăzut dramatic, iar pescuitul a devenit acum mult mai reglementat. Acvacultura este văzută ca o necesitate economică și de mediu pentru a proteja resursele finite ale mărilor. Cu toate acestea, nu toată acvacultura este durabilă, iar într-o carte recentă a lui Colin Nash, istoria acvaculturii (2011), se adună o grămadă de dovezi ale implicării neplăcute a industriei energiei nucleare și a conglomeratelor chimice multinaționale, cum ar fi carbura Uniunii, Dow Chemical și Sun Oil în acvacultură în anii 1960/70, care au avut consecințe devastatoare pentru mediul marin. Acvacultura a fost văzută ca o modalitate de a cumpăra o publicitate bună și de a dobândi un brand ca o companie grijulie.

încă de la început, știința s-a străduit să se implice în acvacultură. Unul dintre pionierii săi, cunoscut în Franța sub numele de Le P otrivtre de la piscicultură, Victor Coste (1807-1873) a fost inițial profesor de embriologie și a contribuit la răspândirea interesului pentru metodele de colectare artificială a scuipatului sălbatic din stridii. A fost vârsta primelor incubatoare care au fost înființate pentru a studia și a permite peștilor să se reproducă în medii artificiale. Dar știința a fost, în general, lentă. Primele incubatoare experimentale pe o scară mai mare au fost începute în anii 1930, în Conwy, țara Galilor (Marea Britanie) sub primul Herbert Cole (1911-1984) și mai târziu Peter Walne (1926-1978) și în Milford, Connecticut (SUA) sub Victor Loosanoff (1899-1987). Dar cea mai mare parte a lucrării a ieșit la sol doar după al 2-lea Război Mondial. Reproducerea selectivă și creșterea artificială a scuipatului de stridii în incubatoare au fost văzute ca modalități de a compensa dispariția stocurilor sălbatice și imprevizibilitatea reproducerii în climatele mai reci, oferind o sursă aproape nelimitată de scuipat pentru cultivare. Primul incubator comercial de semințe de stridii a fost deschis pe coasta de vest a SUA în 1967, dar, la fel ca majoritatea incubatoarelor, a fost confruntat cu diverse probleme biologice.

deci, aceasta a fost scena când un student tânăr și ambițios a început să încerce să creeze o stridie hibridă, una care nu a existat niciodată în natură. Narațiunea începe într-un centru de cercetare împădurit, pe deal, acum Ira C. Darling Marine Center, cu vedere la râul Damariscotta, pe coasta Maine din nord-estul Americii, unde în 1979 biologii marini de la Universitatea din Maine lucrau la metode pentru a ajuta la îmbunătățirea industriei locale a crustaceelor. A fost important să găsim modalități de a face peștele să crească mai repede în apele mai reci, de a depăși problemele de reproducere neregulată la temperaturi atât de scăzute și de a câștiga mai mulți bani prin producerea de crustacee pentru consum pe tot parcursul anului. Ideea de creștere a puietului în incubatoare nu era nouă, dar producerea unei stridii sterile era, una căreia i s-ar refuza funcția cea mai de bază a naturii, reproducerea, astfel încât conținutul de carne, aroma și textura să poată fi îmbunătățite. În loc să-și utilizeze rezervele de zahăr de glucoză și glicogen pentru producția de gameți și să-și reducă conținutul de carne cu până la 70%, se credea că stridiile sterile ar putea fi eliberate pentru a valorifica această energie pentru creșterea cărnii și a cochiliei, reducând astfel timpul pentru cultivarea unei stridii comercializabile. Un alt beneficiu al unei stridii cu creștere mai rapidă a fost că ar putea atinge dimensiunea pieței înainte de a fi vulnerabil la anumite tipuri de paraziți, cum ar fi cel care provoacă boala Dermo (Perkinsus marinus). Într-un cuvânt, triploidul steril urma să fie creat pentru că avea un sens de marketing irefutabil.

Centrul Marin Ira C. Darling de la Universitatea din Maine

povestea stridiei triploide este un capitol fascinant și într-o oarecare măsură înspăimântător din istoria acvaculturii. Ea întruchipează dorința omului de a stăpâni și de a se ridica deasupra imprevizibilității naturii, dar ridică, de asemenea, întrebări incomode cu privire la măsura în care omul a mers în căutarea de a modifica ecologia naturii. Ca Sir Maurice Yonge (1899-1986), un distins zoolog marin al vremii sale, a scris în stridiile sale despre viitorul culturii stridiilor, „cu cât omul interferează mai mult cu natura, cu atât devin mai mari problemele pe care le creează (1960, 189).

unele fapte elementare despre biologia genetică pot fi necesare aici. În regnul animal, aproape toate speciile sunt diploide, adică fiecare dintre celulele lor somatice conține două seturi de cromozomi omologi, câte unul de la părintele masculin și feminin. Celulele somatice dau naștere la dezvoltarea corpului individual prin procesul de mitoză, în care celulele se împart prin replicarea ADN-ului, păstrând astfel cele două seturi de cromozomi identici. Celulele germinale, care sunt responsabile pentru reproducerea și formarea unei noi generații, sunt localizate în gonade și se dezvoltă în gameți masculi și feminini (adică spermă și ou). Acest proces prin care celulele germinale își recombină moleculele genetice de ADN ale cromozomilor omologi (sinapsis) și își pierd unul dintre seturile de cromozomi și devin haploide (un singur set de cromozomi) celule descendente sau gameți se numește meioză. După cum au scris atât de succint un cuplu de biologi genetici, „esența sexului este recombinarea meiotică.”(Nu am învățat niciodată asta la școală!). Meioza implică faze complicate de separare cromozomială, rearanjări și segregare înainte de formarea de noi celule haploide, toate într-o perioadă relativ scurtă de timp, deși este împărțită în două etape principale, meioza I și II. în fiecare dintre aceste două etape, așa-numitele corpuri polare sunt extrudate (eliberate) și servesc drept indicatori biologici ai dezvoltării meiozei, în special în crearea celulelor ouă triploide. Cu toate acestea, procesul de meioză la multe moluște marine, inclusiv stridii, este întârziat și finalizat numai după fertilizare, în timp ce la majoritatea celorlalte animale acest proces este realizat înainte de fertilizare. Acest proces complicat și uimitor de meioză este manipulat, prin inhibarea sau blocarea eliberării corpurilor polare fie în meioza I, fie în meioza II, pentru a se asigura că oul își păstrează cele două seturi de cromozomi. În mod normal, un set de cromozomi ar fi vărsat pentru a face loc setului de cromozomi furnizați de sperma masculină pentru a asigura continuarea diploidiei în organism. Dacă această manipulare reușește, atunci oul fertilizat conține trei seturi de cromozomi, adică devine o celulă triploidă, care apoi poate suferi mitoză în mod obișnuit. În general, s-a presupus că triploizii adulți erau sterili, deoarece cele trei seturi de cromozomi omologi nu s-au putut recombina cu succes în timpul meiozei.

la oameni și mamifere, în general, starea triploidiei este întotdeauna amenințătoare de viață, dacă nu letală, dar în lumea non-vertebratelor și a plantelor, există multe specii, care există în stări naturale de poliploidie (mai multe seturi de cromozomi). De exemplu, există specii sălbatice de fructe de pădure aparținând genului Vaccinium, cum ar fi afine, afine și lingonberries care sunt poliploide (tetraploide și hexaploide), precum și diploide. Există chiar soiuri de struguri care au fost descoperite pentru a avea această caracteristică. Unele fructe agricole comune, cum ar fi pepeni, banane și portocale au fost, de asemenea, manipulate în poliploide pentru a crește mai mari și mai repede.

între timp, în Maine, cercetarea a fost orientată spre crearea de crustacee poliploide și, după o serie de experimente de încercare și eroare, o tehnică, care a fost utilizată pe scoici, precum și pe somon și păstrăv curcubeu în Norvegia mai devreme la începutul anilor 1970, a fost selectată cu partea sa echitabilă de serendipitate. A implicat inserarea unei substanțe chimice toxice, o micotoxină, citochalasina B, într-un moment critic în timpul meiozei în oul nou fertilizat pentru a preveni reducerea celor două seturi de cromozomi feminini la unul, astfel încât să se termine cu trei seturi (triploidie). Momentul, durata și nivelurile de dozare au fost cruciale și, în cele mai grave cazuri, ar putea provoca anomalii genetice (aneuploidie) și mortalități ridicate în diferite stadii de dezvoltare larvară. Punctul optim în care a fost inserată substanța chimică toxică a fost în timpul meiozei II, pentru a inhiba eliberarea celui de-al doilea corp polar și a produce astfel un zigot triploid (ou fertilizat).

triploidie indusă

dezvoltarea zigoților triploizi induși chimic în timpul meiozei II

această tehnică de laborator de utilizare a citochalasinei B a fost perfecționată treptat și a inaugurat o nouă eră în cultivarea stridiilor, în care o specie artificială, presupusă sterilă, care nu a fost modificată genetic, triploidul, ar putea fi utilizată pentru a produce o stridie mai vara, „r-mai puțin” luni. Tânărul student absolvent din spatele acestei lucrări a fost Standish K. Allen Jnr, care împreună cu supervizorul său Herb Hidu și mentorul Jon Stanley, este creditat cu cercetarea inovatoare, realizată cu stridiile de Est sau Atlantic, Crassostrea virginica, deși nu s-a deranjat să-și breveteze „invenția”. Lucrarea lor din 1981 a discutat deja ideea de a crea stridii cu un număr par de seturi de cromozomi, cum ar fi tetraploidele (patru seturi), care apoi ar putea să se sinapseze și să fie fertile. Cu toate acestea, fermierii locali de stridii din Maine erau prea conservatori atunci pentru a îmbrățișa această nouă tehnologie, iar incubatoarele care existau erau mici și mai experimentale decât comerciale.

așa că Allen a plecat în 1983 spre nord-vest, în cele din urmă pentru a-și finaliza studiile de doctorat cu un cunoscut biolog în domeniu, Kenneth Chew, în Seattle, unde industria stridiilor era mult mai comercializată și pregătită să lucreze la stridiile din Pacific, Crassostrea gigas. Deoarece această din urmă stridie nu a putut, în general, să se reproducă în mod natural în apa mai rece din Pacific, incubatoarele bine stabilite începuseră deja să producă semințe de stridii diploide pentru ca cultivatorii să crească. El și un alt cercetător, Sandra Downing, au aplicat cu succes tehnica în 1985 la loturi mari de stridii într-un cadru comercial de incubator, ai cărui proprietari doreau ca procesul să fie brevetat. Brevetul a fost refuzat în timp util pe motiv că o publicare anterioară (în 1981) a procesului însemna că nu mai era original. Cu toate acestea, rezultatul final al cererii din 1987 a creat un precedent istoric, ca un caz judiciar de referință, deoarece a fost admis pentru prima dată că brevetele ar putea fi acordate unor noi specii de animale, modificate genetic sau modificate de știință. Dintr-o dată, ușa către lumea biotehnologiei moderne a fost deschisă larg de această hotărâre.

chiar și așa, preocupările de sănătate cu privire la carcinogenul, citochalasina B, au crescut, din cauza legăturilor sale cu cancerul, iar FDA (Food and Drug Administration) dezbătea dacă să interzică utilizarea acestuia în incubatoarele comerciale. Cei doi cercetători au decis să încerce o altă metodă de a produce triploizi prin supunerea ouălor de stridii la presiune hidrostatică, iar de această dată cererea lor de brevet a fost acceptată. O altă metodă care a fost folosită a fost supunerea fazei de pornire a meiozei la temperaturi extreme. O alternativă la citochalasina B a fost utilizarea unui inhibitor enzimatic, 6-dimetilaminopurina (6-DMAP). Cu toate acestea, dezavantajele acestor patru forme de triploidie indusă au fost că au dus la mortalități ridicate ale larvelor de stridii din incubatoare datorită severității tratamentului, că rata de succes a variat și că unele stridii triploide erau suficient de instabile pentru a reveni la diploide pe măsură ce creșteau sau erau capabile să se reproducă singure și, prin urmare, nu erau complet sterile. Au existat și alte contradicții pe care triploizii le-au produs mai devreme în meioză (așa-numita meioză I) au crescut mai repede, dar au fost susceptibile la mortalități mai mari decât triploizii produși mai târziu în timpul meiozei II. Dar creșterea mai rapidă s-ar fi putut datora și faptului că celulele triploide au fost cu 33% mai mari în volum decât celulele diploide. Deoarece întregul proces a fost plin de riscuri și probleme, au fost căutate alte căi.

diferențele de creștere dintre o stridie triploidă și diploidă după 36 de luni

ajutorul a venit de la o altă sursă non-nativă, un genetician chinez, care a emigrat în Seattle în 1985 pentru a urma o muncă postuniversitară, Ximing Guo, și a vrut să meargă un pas mai departe și să creeze o stridie tetraploidă (cu patru seturi de cromozomi) care, dacă ar fi crescut cu un diploid natural, ar produce apoi un triploid „natural”, evitând astfel utilizarea oricărei substanțe chimice toxice și canceroase. Problema a fost că oul diploid era în mod normal prea mic pentru a ține două seturi suplimentare de cromozomi și toate încercările sale s-au încheiat cu eșec. Între timp, Standish Allen s-a mutat înapoi pe coasta de Est și a câștigat primul său post academic cu normă întreagă la Universitatea Rutgers și laboratorul său de cercetare a crustaceelor Haskins în 1989. În câțiva ani, a reușit să-l convingă pe Guo să i se alăture acolo și cei doi au început să lucreze împreună la problema specifică a creării unui triploid fertil cu ouă suficient de mari, deși de la început stridiile triploide trebuiau să fie complet sterile și incapabile să dezvolte gameți. Cu toate acestea, s-a observat ocazional că astfel de triploizi fertili au existat. Deci, odată ce aceste stridii triploide și ouăle lor mari au fost identificate, Guo și Allen au recurs încă la citochalasina B pentru a se asigura că ouăle triploide ar putea fi manipulate în timpul meiozei I pentru a găzdui un alt set de cromozomi de la diploizi masculi și apoi să crească în scuipat de stridii. S-a constatat că a fost absolut necesar să se monitorizeze calendarul indicatorilor biologici în evenimentele meiotice reale la ouăle feminine triploide individuale, mai degrabă decât să se urmeze criterii mai generale, dacă tetraploidele ar fi crescute cu succes, din cauza variabilității și asincroniei mai mari a ouălor triploide decât în echivalentele diploide. Chiar și atunci, rata medie de succes după opt zile a fost de aproximativ 12% (deși altele au raportat cifre mult mai mici), iar marea majoritate a ouălor fertilizate au fost aneuploide deformate. Alți parametri critici au fost nivelurile de salinitate și temperatură și durata de timp petrecută de ouăle scufundate în apa de mare. Potrivit unei lucrări scrise de acești doi oameni de știință și doi colegi chinezi, cauza majoră a formării tetraploidelor a fost un mecanism în timpul unei etape cruciale a meiozei II, numită segregare bipolară Unită, când cromozomii omologi sunt separați în celule diferite. Este destul de un capriciu ironic al naturii că furnizarea de stridii sterile depinde de aceste stridii foarte aceeași nu sunt sterile la toate!

triploidie naturală

producția de zigoți triploizi naturali folosind masculi tetraploizi și femele diploide

în 1993, Noua stridie tetraploidă a fost creată în laborator de Guo și Allen: aceasta a fost a doua oară când Allen a inventat o stridie artificială, dar acum nu avea de gând să rateze crearea unui brevet pentru munca sa. Atunci când aprovizionarea cu stridii tetraploide ar putea fi garantată în mod regulat, acestea ar putea fi utilizate, de cele mai multe ori speciile masculine, pe scară largă pentru a se reproduce cu diploide feminine, astfel încât să producă descendenți triploizi „naturali” pentru a fi folosiți pentru cultivare. Aceste triploide „naturale” au fost după numai 9 luni de creștere cu până la 50% mai mari decât stridiile diploide normale, ceea ce a satisfăcut atât oamenii de știință, cât și cultivatorii, și chiar o treime mai mare decât triploizii induși. Din cauza dependenței crescânde a industriei stridiilor de incubatoare pentru furnizarea de semințe de stridii de stridii din Pacific, Crassostrea gigas, a existat un răspuns rapid atât din partea cultivatorilor, cât și a incubatoarelor pentru a dezvolta tehnicile tri – și tetraploidie, în special Coasta de vest a Americii de Nord. Acum, cea mai mare parte a semințelor de stridii furnizate de incubatoarele comerciale pentru cultivare există triploizi, produși cu diferitele metode descrise, deși loturile produse cu metode mai vechi pot conține adesea stridii diploide.

brevetul Statelor Unite

5,824,841

Guo și colab.

octombrie 20, 1998

crustacee tetraploide

rezumat

furnizate de această invenție sunt moluște tetraploide noi, inclusiv stridii, scoici, scoici, midii și abalone. De asemenea, sunt prevăzute o metodă de producere a moluștelor tetraploide și o metodă de producere a moluștelor triploide prin împerecherea moluștelor tetraploide noi cu moluștele diploide.

Inventatori: Guo; Xing (Glassboro, NJ), Allen, Jr.; Standish K. (Mauricetown, NJ)
cesionar: Rutgers, Universitatea de Stat din New Jersey (New Brunswick, NJ)
Appl. Nu.: 08/895,077
postat: iulie 16, 1997

brevetul (brevetul Statelor Unite 5824841) a fost acordat în consecință în 1998 atât Guo, cât și Allen. Au continuat să înființeze o companie specială pentru crearea moluștelor tetraploide cu Universitatea Rutgers, 4Cs Breeding Technologies, Inc, care furnizează stridiile tetraploide brevetate incubatoarelor autorizate care doresc să reproducă triploide 100% garantate pentru cultivare.

deci, acum acesta este cel mai comun mod de a produce semințe triploide de stridii în incubatoare pentru cultivarea stridiilor, iar această dependență de tehnologia tetraploidă a crescut de la an la an, în special în America de Nord. Allen a continuat să lucreze la producerea tulpinilor de tetraploide rezistente la boli și este ușor de văzut cum cercetările efectuate de el și de alții, de exemplu, acum la Centrul de Genetică și Tehnologie de reproducere a acvaculturii din cadrul Institutului de științe Marine din Virginia, asupra manipulării seturilor de cromozomi vor duce în cele din urmă, dacă nu deja, la selecția genetică, la dezvoltarea unor tulpini specifice de stridii triploide care nu numai că cresc mai repede și mai mari, dar vor avea și caracteristici speciale ale cochiliei și vor putea rezista la viruși, paraziți și poluanți și, fără îndoială, chiar și în condiții adecvate curs-în zona transgenicii și a modificării genetice în care este introdus materialul ADN de la o altă specie. În plus, există îngrijorări cu privire la riscurile pe termen lung de-a lungul generațiilor de utilizare a micotoxinei, cum ar fi citochalasina B, în crearea tetraploidelor de primă generație, deoarece se știe foarte puțin despre astfel de efecte.

stridiile au fost întotdeauna considerate, ca multe alte crustacee, ca fiind unul dintre ultimele produse naturale și au fost adesea comercializate ca atare. Dacă pierd treptat nu numai acest statut și, de asemenea, reputația, pot exista consecințe asupra consumului lor. Din fericire, există stocuri de stridii sălbatice încă cultivate și chiar semințe din aceste stocuri, care sunt vândute altor cultivatori și sperăm că acest lucru va continua și va fi păstrat.

Franța este o altă țară care a luat la bord beneficiile triploidelor în creștere, cunoscute acolo sub numele de l ‘hu – l’ hu-ul de quatre saisons-stridia pentru cele patru anotimpuri. Încă din 1997, când IFREMER – un institut de cercetare de stat pentru exploatarea marină – a cumpărat stridii tetraploide pentru a se reproduce, mulți cultivatori au fost entuziasmați să cumpere semințe de stridii de la incubatoarele sale, care au devenit disponibile comercial în 2000. Cu toate acestea, apar încă controverse etice cu privire la locul și efectele lor în diversitatea biologică a ecosistemelor marine și, de asemenea, în rândul consumatorilor care sunt sceptici față de produs.

cu toate acestea, pe de altă parte, știința și omul fac tot ce pot pentru a eclipsa natura, dar natura va avea ultimul cuvânt sau va râde orice și omul va juca întotdeauna un joc disperat de recuperare în care regulile sunt modificate pe ascuns și care probabil ne va conduce într-un cataclism ireversibil. Deja se estimează că 85% din toate recifele de stridii native au fost dispărute la nivel global, iar în multe zone pierderea este mai mare de 99%. Dar nu doar recifele au dispărut, ci probabil mai important ecosisteme marine întregi pe care stridiile le oferă practic: servicii precum filtrarea apei, Hrana și habitatul pentru alte specii și stabilizarea și apărarea zonelor costiere. Dacă se dorește atingerea durabilității pescuitului de stridii, conservarea și gestionarea recifelor trebuie să fie strict aplicate, inclusiv înființarea de arii protejate și interzicerea practicilor distructive de recoltare. Un efort concertat și comun din partea diferitelor părți interesate, cum ar fi pescarii, companiile de acvacultură, agențiile publice, grupurile de mediu și de conservare și alte ONG-uri, este absolut necesar pentru a se realiza o reconstrucție pe termen lung a recifelor de stridii și a recoltelor durabile, mai degrabă decât obiectivele pe termen scurt ale pescuitului cu repunere și preluare care s-au întâmplat adesea. Dar toate acestea merge împotriva cereale de moduri și schimbări de o viață de autonomie care au marcat pescari, watermen și mare-călătoare comunități de secole; acum, de asemenea, au trebuit să reziste să fie copleșiți de urbanizare, gentrificare și industrializare. Și au văzut sursa mijloacelor lor de trai invadată și preluată de conglomerate și cu spatele la Zid au devenit tot posesivi cu privire la teritoriul lor marin, posibil ca o ultimă măsură disperată de a-și proteja bogățiile în scădere. Într-un fel, cine îi poate învinovăți? Mai degrabă, răspândirea inevitabilă a vieții urbanizate în toate avatarele sale a ucis paturile de stridii, cererea frenetică și supra-consumul, bolile, poluarea și acidificarea – în câteva cuvinte, civilizația modernă. Așadar, acum depinde de cei mai exemplari purtători ai acestora din urmă, oamenii de știință, să vină cu soluții de laborator care să repare și să refacă băncile de stridii epuizate care odinioară umpleau apele noastre de coastă.

Villeneuve, A. M. & K. J. Hillers:de unde meioza? Celulă, 106 (2001), 647-650.

Stanley, J. G., S. K. Allen și H. Hidu: poliploidie indusă în stridiile americane, Crassostrea Virginica, cu Citochalasină B. acvacultură, 23 (1981), 1-10.

Que, H. și colab.: Segregarea cromozomilor în ouăle fertilizate din stridiile triploide din Pacific. Crassostrea gigas( Thunberg), în urma inhibării corpului polar 1. Buletinul Biologic, 193 (1997), 14-19.

Beck, M. W. și colab: _Oyster Recife la risc și recomandări pentru conservare, restaurare și gestionare. Bioscience, 61 (2011), 107-116.

diagramele triploide au fost preluate de pe site-ul web al 4Cs Breeding Technologies, Inc. http://www.4cshellfish.com
reclame

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.