historien om triploida ostron

X

Sekretess & Cookies

denna webbplats använder cookies. Genom att fortsätta godkänner du deras användning. Läs mer, inklusive hur du kontrollerar cookies.

Fick Det!

annonser

för länge sedan var halcyon dagar av hav, fullmatat med alla typer av fisk och blötdjur, och laissez-faire politik som undvek någon form av reglering på fiske, bäst exemplifieras av yttranden från en av de intellektuella jättarna i 19th century, Thomas Huxley, en autodidaktisk naturforskare, som dubbade sig ”Darwins bulldog” på grund av hans starka försvar av de senare kontroversiella ideer, och som far en lång rad av Huxley genier. Enligt hans åsikt ansågs havets bounties vara outtömliga och naturen lämnades till sina egna enheter, i den sanna andan av frihandel och liberalism, var nästan oändligt motståndskraftig och kunde anpassa sig till alla påtryckningar som människan införde så att tanken på något hot om överfiske helt avvisades. För att vara rättvis mot Huxley, mot slutet av sitt liv, förändrades hans ton, när han blev mer övertygad om att hanteringen av oyster beds behövde introduceras och erkände farorna i vissa metoder. Bortsett från Frankrike misslyckades de flesta länder med att införa något livskraftigt regleringssystem förrän det var för sent. Numera är tragedin av all denna naivitet, å ena sidan och girighet, å andra sidan, bara för uppenbar. Bestånden har minskat dramatiskt och fisket har nu blivit mycket mer reglerat. Vattenbruk ses som en ekonomisk och miljömässig nödvändighet för att skydda havets ändliga resurser. Men inte allt vattenbruk är hållbart, och i en ny bok av Colin Nash, The History of Aquaculture (2011) samlas en hög med bevis på kärnkraftsindustrins och multinationella kemiska konglomerat som Union Carbide, Dow Chemical och Sun Oil i vattenbruk under 1960/70-talet som hade förödande konsekvenser för den marina miljön. Vattenbruk sågs som ett sätt att köpa bra publicitet och förvärva ett varumärke som ett omtänksamt företag.

redan från början har vetenskapen strävat efter att engagera sig i vattenbruk. Victor Coste (1807-1873) var ursprungligen professor i embryologi och bidrog till att sprida intresse för metoderna för konstgjord insamling av vildspett från ostron. Hans var en ålder av de första kläckerier som inrättades för att studera och låta fisk leka i konstgjorda miljöer. Men vetenskapen var i allmänhet långsam att haka på. De första experimentella kläckerierna i större skala startades på 1930-talet, i Conwy, Wales (Storbritannien) under första Herbert Cole (1911-1984) och senare Peter Walne (1926-1978) och i Milford, Connecticut (USA) under Victor Loosanoff (1899-1987). Men det mesta av arbetet kom bara från marken efter 2: a världskriget. Selektiv avel och artificiell uppfödning av ostron spottade i kläckerier sågs som sätt att kompensera för försvinnandet av vilda bestånd och oförutsägbarhet lek i kallare klimat genom att tillhandahålla en nästan obegränsad källa till spottade för odling. Det första kommersiella ostronfrökläckeriet öppnade på USA: s västkust 1967, men som de flesta kläckerier var besatt av olika biologiska problem.

så det var scenen när en ung och ambitiös student började försöka skapa en hybrid ostron, en som aldrig funnits i naturen. Berättelsen börjar i en trädbevuxen, hilltop research Center, nu Ira C. Darling Marine Center, med utsikt över Damariscotta River, på Maine-kusten i nordöstra Amerika, där marinbiologer vid University of Maine 1979 arbetade med metoder för att förbättra den lokala skaldjursindustrin. Det var viktigt att hitta sätt att få fisk att växa snabbare i det kallare vattnet, att övervinna problemen med oregelbunden Lek vid så låga temperaturer och att tjäna mer pengar genom att producera skaldjur för konsumtion året runt. Tanken att odla stambestånd i kläckerier var inte ny men att producera en steril ostron var en som skulle nekas naturens mest grundläggande funktion, reproduktion, så att köttinnehåll, smak och konsistens kunde förbättras. Istället för att använda sina sockerreserver av glukos och glykogen för gameteproduktion och minska dess köttinnehåll med så mycket som 70%, trodde man att den sterila ostronen skulle kunna frigöras för att utnyttja denna energi för kött-och skaltillväxt, vilket minskar tiden för att odla en säljbar ostron. En annan fördel i en snabbare växande ostron var att den kunde nå marknadsstorlek innan den var sårbar för vissa typer av parasiter som den som orsakar Dermo-sjukdom (Perkinsus marinus). Med ett ord skulle den sterila triploiden skapas eftersom den gjorde oåterkalleligt marknadsföringskänsla.

IRA C. Darling Marine Center vid University of Maine

historien om triploid ostron är ett fascinerande och till viss del skrämmande kapitel i vattenbrukets historia. Det symboliserar människans önskan att behärska och höja sig över naturens oförutsägbarhet, men det ställer också obekväma frågor om hur långt människan har gått i strävan att modifiera naturens ekologi. Som Sir Maurice Yonge (1899-1986), en framstående marin zoolog på sin tid, skrev i sina ostron om ostronkulturens framtid, ”ju mer människan stör naturen desto större blir de problem han skapar (1960, 189).

några elementära fakta om genetisk biologi kan behövas här. I djurriket är nästan alla arter diploida, det vill säga var och en av deras somatiska celler innehåller två uppsättningar homologa kromosomer, en vardera från den manliga och kvinnliga föräldern. Somatiska celler ger upphov till utvecklingen av den enskilda kroppen genom mitosprocessen, där celler delar sig genom DNA-replikation och därmed behåller sina två uppsättningar identiska kromosomer. Germceller, som är ansvariga för reproduktion och bildning av en ny generation, ligger i gonaderna och utvecklas till manliga och kvinnliga gameter (dvs spermier och ägg). Denna process där könsceller rekombinerar sina genetiska DNA-molekyler av homologa kromosomer (synapsis) och förlorar en av sina uppsättningar kromosomer och blir haploida (en enda uppsättning kromosomer) avkommaceller eller könsceller kallas meios. Som ett par genetiska biologer så kortfattat skrev, ” själva kärnan i kön är meiotisk rekombination.”(Vi lärde oss aldrig det i skolan!). Meios involverar invecklade faser av kromosomavskiljning, omarrangemang och segregering innan nya haploida celler bildas, allt inom en relativt kort tidsperiod, även om den är uppdelad i två huvudstadier, meios I och II. i vart och ett av dessa två steg extruderas (frigörs) avgörande så kallade polära kroppar och fungerar som biologiska indikatorer på utvecklingen av meios, särskilt vid skapandet av triploida äggceller. Processen med meios hos många marina blötdjur, inklusive ostron, försenas dock och avslutas först efter befruktning, medan i de flesta andra djur uppnås denna process före befruktning. Det är denna komplicerade och fantastiska process av meios som manipuleras genom att hämma eller blockera frisättningen av polära kroppar antingen i meios i eller meios II, för att säkerställa att ägget behåller sina två uppsättningar kromosomer. Normalt skulle en uppsättning kromosomer kasta för att ge plats för uppsättningen kromosomer som tillhandahålls av manliga spermier för att säkra fortsättningen av diploidi i organismen. Om denna manipulation lyckas innehåller det befruktade ägget tre uppsättningar kromosomer, det vill säga blir en triploid cell, som sedan kan genomgå mitos på vanligt sätt. Det antogs allmänt att vuxna triploider var sterila eftersom deras tre uppsättningar homologa kromosomer inte framgångsrikt kunde rekombineras under meios.

hos människor och däggdjur i allmänhet är tillståndet av triploidi alltid livshotande, om inte dödligt, men i icke-ryggradsdjur och växtvärlden finns det många arter som finns i naturliga tillstånd av polyploidi (flera uppsättningar kromosomer). Till exempel finns det vilda arter av bär som tillhör släktet Vaccinium, som blåbär, tranbär och lingonberries som är polyploida (tetraploid och hexaploid), liksom diploid. Det finns även sorter av druvor som har upptäckts att ha denna funktion. Vissa vanliga jordbruksfrukter, som meloner, bananer och apelsiner, har också manipulerats till polyploider för att växa större och snabbare.

under tiden tillbaka i Maine var forskningen inriktad på att skapa polyploida skaldjur, och efter en serie försök och felförsök valdes en teknik, som hade använts på musslor samt lax och regnbåge i Norge tidigare i början av 1970-talet, med sin rättvisa andel av serendipity. Det involverade införandet av en giftig kemikalie, ett mykotoxin, cytokalasin B, vid ett kritiskt ögonblick under meios i det nyligen befruktade ägget för att förhindra minskningen av de två uppsättningarna av kvinnliga kromosomer till en, så att det skulle sluta med tre uppsättningar (triploidi). Timing, varaktighet och dosnivåer var avgörande och kan i värsta fall orsaka genetiska avvikelser (aneuploidi) och höga dödsfall i olika stadier av larvutveckling. Den optimala punkten när den giftiga kemikalien infördes var under meios II, för att hämma frisättningen av den andra polära kroppen och därmed producera en triploid zygot (befruktat ägg).

inducerad Triploidi

utvecklingen av kemiskt inducerade triploida zygoter under meios II

denna laboratorieteknik för att använda cytokalasin B blev gradvis perfektionerad och inledde en ny era i ostronodling, där en artificiell, förmodligen steril Art, inte genetiskt modifierad men triploid, kunde användas för att producera en mer köttig och saftig ostron snabbare, och även under ostronodlingen sommar, ”r-mindre” månader. Den unga doktoranden bakom detta arbete var Standish K. Allen Jnr, som tillsammans med sin handledare Herb Hidu och mentor Jon Stanley, krediteras den innovativa forskningen, utförd med den östra eller atlantiska ostron, Crassostrea virginica, även om han inte störde att få sin ”uppfinning” patenterad. Deras papper 1981 föreslog redan tanken på att skapa ostron med ett jämnt antal kromosomsatser, som tetraploider (fyra uppsättningar), som då kunde Synapsa och vara fertila. De lokala ostronbönderna i Maine var dock för konservativa för att omfamna denna nya teknik och de kläckerier som fanns var små och mer experimentella än kommersiella.

så Allen flög i 1983 istället till nordväst, så småningom för att slutföra sina doktorandstudier med en välkänd biolog på fältet, Kenneth Chew, i Seattle, där ostronindustrin var mycket mer kommersialiserad och redo på jobbet på Stillahavsområdet, Crassostrea gigas. Eftersom denna senare ostron i allmänhet inte kunde leka naturligt i det kallare Stilla havet, hade väletablerade kläckerier redan börjat producera diploid ostronfrö för odlare att växa. Han och en annan forskare, Sandra Downing, tillämpade framgångsrikt tekniken 1985 på stora partier ostron i en kommersiell kläckningsmiljö, vars ägare ville ha processen patenterad. Patentet avslogs med tiden på grund av att en tidigare publikation (1981) av processen innebar att den inte längre var original. Slutresultatet av ansökan 1987 skapade emellertid ett historiskt prejudikat, som ett landmärke rättsfall, eftersom det för första gången någonsin antogs att patent kunde beviljas nya djurarter, genetiskt förändrade eller modifierade av vetenskapen. Plötsligt kastades dörren till den moderna bioteknikens Värld vidöppen av denna dom.

trots detta växte hälsoproblem om cancerframkallande, cytochalasin B, på grund av dess kopplingar till cancer och FDA (Food and Drug Administration) diskuterade huruvida man skulle förbjuda användningen i kommersiella kläckerier. De två forskarna bestämde sig för att prova en annan metod för att producera triploider genom att utsätta ostronägg för hydrostatiskt tryck, och den här gången godkändes deras patentansökan. En annan metod som också användes var att utsätta den inledande fasen av meios för extrema temperaturer. Ett alternativ till cytokalasin B har varit användningen av en enzymhämmare, 6-dimetylaminopurin (6-DMAP). Nackdelarna med dessa fyra former av inducerad triploidi var dock att de resulterade i höga dödsfall hos ostronlarverna i kläckerierna på grund av behandlingens svårighetsgrad, att framgångsgraden varierade och att vissa triploida ostron var instabila nog för att återgå till diploider när de växte eller kunde leka sig själva, och så var inte helt sterila. Det fanns andra motsägelser som triploider producerade tidigare i meios (så kallad meios I) växte snabbare men var utsatta för högre dödlighet än triploider som producerades senare under meios II. Men snabbare tillväxt kunde också ha bero på att triploida celler var 33% större i volym än diploida celler. Eftersom hela processen var fylld med risker och problem, söktes andra sätt.

skillnader i tillväxt mellan en triploid och diploid ostron efter 36 månader

hjälp kom från en annan icke-infödd källa, en kinesisk genetiker, som emigrerade till Seattle 1985 för att bedriva forskararbete, Ximing Guo, och han ville gå ett steg längre och skapa en tetraploid ostron (med fyra uppsättningar kromosomer) som om den uppföddes med en naturlig diploid skulle då producera en ”naturlig” triploid, vilket undviker användningen av någon giftig och cancerkemikalie. Problemet var att det diploida ägget normalt var för litet för att hålla två extra uppsättningar kromosomer och alla hans försök slutade i misslyckande. Under tiden hade Standish Allen flyttat tillbaka till östkusten och fått sin första heltidsanställda akademiska tjänst vid Rutgers University och dess Haskins Shellfish Research Laboratory 1989. Inom några år lyckades han övertala Guo att gå med honom där och de två började arbeta tillsammans med det specifika problemet med att skapa en bördig triploid med tillräckligt stora ägg, även om triploida ostron från början skulle vara helt sterila och inte kunna utveckla könsceller. Det observerades emellertid ibland att sådana bördiga triploider existerade. Så när dessa triploida ostron och deras stora ägg identifierades, tog Guo och Allen fortfarande till cytokalasin B för att säkerställa att de triploida äggen kunde manipuleras under meios I för att rymma en annan uppsättning kromosomer från manliga diploider och sedan växa till ostron. Det konstaterades att det var absolut nödvändigt att övervaka tidpunkten för biologiska indikatorer i de faktiska meiotiska händelserna i de enskilda triploida kvinnliga äggen snarare än att följa mer allmänna kriterier, om tetraploider skulle uppfödas framgångsrikt, på grund av större variation och asynkroni av triploida ägg än i diploida ekvivalenter. Även då var den genomsnittliga framgångsgraden efter åtta dagar cirka 12% (Även om andra har rapporterat mycket lägre siffror), och den stora majoriteten av de befruktade äggen deformerade aneuploider. Andra kritiska parametrar var salthalt och temperaturnivåer och hur lång tid äggen spenderade i havsvatten. Enligt ett papper skrivet av dessa två forskare och två kinesiska kollegor var den främsta orsaken till bildandet av tetraploider en mekanism under ett avgörande stadium av meios II, kallad united bipolär segregation, när de homologa kromosomerna segregeras i olika celler. Det är en ganska ironisk karaktär av naturen att utbudet av sterila ostron beror på att samma ostron inte är sterila alls!

naturlig Triploidi

produktionen av naturliga triploida zygoter med tetraploida män och diploida kvinnor

1993 skapades den nya tetraploida ostronen i laboratoriet av Guo och Allen: det var andra gången Allen uppfann en konstgjord ostron, men nu skulle han inte missa att skapa ett patent för sitt arbete. När tillförseln av tetraploida ostron regelbundet kunde garanteras, kunde de, oftare än inte hanarterna, i stor skala användas för att odla med kvinnliga diploider för att producera ”naturliga” triploida avkommor som ska användas för odling. Dessa” naturliga ” triploider var efter bara 9 månaders tillväxt så mycket som 50% större än normala diploida ostron, vilket uppfyllde både forskare och kultiverare, och till och med en tredjedel större än inducerade triploider. På grund av ostronindustrins växande beroende av kläckerier för att leverera ostronfrö av Stillahavs ostron, Crassostrea gigas, har det skett ett snabbt svar från både odlare och kläckerier för att utveckla teknikerna för tri – och tetraploidi, särskilt västkusten i Nordamerika. Nu är det mesta av ostronfröet som levereras av kommersiella kläckerier för odling triploider, producerade med de olika beskrivna metoderna, även om partier som produceras med äldre metoder ofta kan innehålla diploida ostron.

USA Patent

5,824,841

Guo, et al.

oktober 20, 1998

tetraploida skaldjur

Abstrakt

tillhandahålls av denna uppfinning är nya tetraploida blötdjur, inklusive ostron, kammusslor, musslor, musslor och abalone. Dessutom tillhandahålls en metod för framställning av tetraploida blötdjur och en metod för framställning av triploida blötdjur genom att para de nya tetraploida blötdjur med diploida blötdjur.

Uppfinnare: Guo; Ximing (Glassboro, NJ), Allen, Jr.; Standish K. (Mauricetown, NJ)
innehavare: Rutgers, State University of New Jersey (New Brunswick, NJ)
Appl. Nej.: 08/895,077
Arkiverad: juli 16, 1997

patentet (USA: s Patent 5824841) beviljades följaktligen 1998 till både Guo och Allen. De fortsatte med att inrätta ett speciellt startföretag för skapandet av tetraploida blötdjur med Rutgers University, 4Cs Breeding Technologies, Inc, som levererar sina patenterade tetraploida ostron till licensierade kläckerier som vill odla 100% garanterade triploider för odling.

så nu är detta det vanligaste sättet att producera ostrontriploidfrö i kläckerier för ostronodling, och detta beroende av tetraploidteknik har ökat under året, särskilt i Nordamerika. Allen har fortsatt att arbeta med att producera sjukdomsresistenta stammar av tetraploider och det är lätt att se hur den forskning som utförs av honom och andra, till exempel, nu på Aquaculture Genetics and Breeding Technology Center inom Virginia Institute of Marine Sciences, på kromosomuppsättning manipulation så småningom kommer att leda, om inte redan, till genetiskt urval, till utvecklingen av specifika stammar av triploida ostron som inte bara växer snabbare och större, men kommer också att ha särskilda skal egenskaper och kunna motstå virus, parasiter och föroreningar och utan tvekan även i kurs – till området transgenik och genetisk modifiering där DNA-material från en annan art introduceras. Dessutom finns det oro över de långsiktiga riskerna över generationer av att använda ett mykotoxin, som cytokalasin B, vid skapandet av första generationens tetraploider, eftersom mycket lite är känt om sådana effekter.

ostron har alltid ansetts, liksom många andra skaldjur, som en av de sista naturliga produkterna och har ofta marknadsförts som sådana. Om de gradvis förlorar inte bara denna status och även rykte kan det få konsekvenser för deras konsumtion. Lyckligtvis finns det fortfarande lager av vilda ostron och till och med frö från dessa bestånd, som säljs till andra odlare och förhoppningsvis kommer detta att fortsätta och bevaras.

Frankrike är ett annat land som har tagit till sig fördelarna med att odla triploider, där kända som l ’ huauktoritre des quatre saisons – ostron för de fyra årstiderna. Ända sedan 1997 när IFREMER – ett statligt forskningsinstitut för marin exploatering – köpte tetraploida ostron för att föda upp, har många kultivatorer varit entusiastiska över att köpa ostronfrö från sina kläckerier, som blev kommersiellt tillgängliga 2000. Men etiska kontroverser uppstår fortfarande om deras plats och effekter i den biologiska mångfalden i marina ekosystem och även bland konsumenter som är skeptiska till produkten.

men å andra sidan gör vetenskapen och människan allt de kan för att förmörka naturen, men naturen kommer att ha det sista ordet eller skratta vad som helst och Människan kommer alltid att spela ett desperat catch-up-spel där reglerna förändras i hemlighet och som förmodligen kommer att leda oss till en oåterkallelig katastrof. Redan uppskattas att 85% av alla inhemska ostronrev har utrotats globalt, och i många områden är förlusten mer än 99%. Men det är inte bara reven som har försvunnit utan förmodligen ännu viktigare hela marina ekosystem som ostronen i princip ger: tjänster som vattenfiltrering, livsmedel och livsmiljöer för andra arter samt kuststabilisering och kustförsvar. Om hållbarhet i ostronfiske ska uppnås måste bevarande och förvaltning av Rev strikt tillämpas, inklusive upprättande av skyddade områden och förbud mot destruktiva skördemetoder. En samordnad och gemensam insats från olika aktörer, såsom fiskare, vattenbruksföretag, offentliga organ, miljö-och bevarandegrupper och andra icke-statliga organisationer, är absolut nödvändig för att en långsiktig återuppbyggnad av ostronrev och hållbara skördar ska kunna uppnås, snarare än de kortsiktiga mål för put-and-take-fiske som ofta har hänt. Men allt detta går emot säden av vägar och förändringar i ett liv av autonomi som har markerat fiskare, vattenmän och havs faring samhällen i århundraden; de har nu också varit tvungna att motstå att bli överväldigade av urbanisering, gentrifiering och industrialisering. Och de har sett källan till deras försörjning invaderas och tas över av konglomerat och med ryggen mot väggen har blivit alla besittande om deras Marina territorium, möjligen som en sista desperat åtgärd för att skydda dess minskande rikedomar. På ett sätt, vem kan skylla på dem? Snarare har det varit den oundvikliga spridningen av urbaniserat liv i alla dess avatarer som har dödat ostronbäddarna, den frenetiska efterfrågan och överkonsumtionen, sjukdomen, föroreningarna och försurningen-med några ord, den moderna civilisationen. Så det är nu upp till de mest exemplifierande bärarna av den senare, forskarna, att komma med laboratorielösningar som kommer att reparera och återställa de utarmade ostronbankerna som en gång fyllde våra kustvatten.

Villeneuve, A. M. & K. J. Hillers: varifrån meios? Cell, 106 (2001), 647-650.

Stanley, J. G., S. K. Allen och H. Hidu: Polyploidy inducerad i den amerikanska ostron, Crassostrea Virginica, med Cytochalasin B. Aquaculture, 23 (1981), 1-10.

Que, H. et al: Kromosomsegregering i befruktade ägg från triploida Stillahavs ostron. Crassostrea gigas (Thunberg), efter hämning av polär kropp 1. Biologisk Bulletin, 193 (1997), 14-19.

Beck, MW et al: _Oyster rev i riskzonen och rekommendationer för bevarande, restaurering och förvaltning. Bioscience, 61 (2011), 107-116.

triploiddiagrammen togs från webbplatsen för 4Cs Breeding Technologies, Inc. http://www.4cshellfish.com
annonser

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.