Har laget verdens første oversikt over tarmbakterier hos laks

Laksen er en naturlig kjøtteter. Når den lever vilt i naturen spiser den blant annet insekter, insektlarver, småsild, krepsdyr og dyreplankton.

Forskere og fôrprodusenter utforsker nå plantebaserte alternativer for å redusere avhengigheten av fiskemel og fiskeolje i fôret. De ønsker å utvikle fôr laget av ingredienser som alger, soya og erter, med mål om å gi laksen de næringsstoffene den trenger uten å være avhengig av marine ressurser.

– Men før vi tar i bruk disse nye fôrtypene, må vi prøve å bedre forstå hva som skjer inne i laksetarmen, for å optimere effekten på fiskens ernæring og helse, sier Sabina Leanti La Rosa. Hun er førsteamanuensis ved NMBU – Norges miljø- og biovitenskapelige universitet, og har nylig gjennomført en studie om hvordan laks bakteriene interagerer og fordøyer fôr i det anerkjente tidsskriftet Nature Microbiology.

Gode bakterier i laksetarmen

Sammen med forskerkollegaer på NMBU og flere internasjonale samarbeidspartnere, har hun analysert genmaterialet til hele 211 ulike mikroorganismer som de har funnet i tarmen hos atlanterhavslaks.

– Dette er den første oversikten som er laget over bakterielt genmateriale fra atlanterhavslaks. Materialet er innhentet gjennom tradisjonelle dyrkningsmetoder i laboratoriet og avanserte DNA-sekvenseringsmetoder ved hjelp av prøver fra både vill og oppdrettet fisk i ferskvann og saltvann, sier La Rosa.

Analysene av genene til mikroorganismene lar forskerne "se" inn i laksens tarm og avsløre hvilke "gode" bakterier som hjelper fisken med å bryte ned og utnytte næringsstoffene i fôret, og hvilke molekylære mekanismer de bruker til dette.

– Vi har også identifisert noen spesielt viktige bakterier i laksens tarm, som er i stand til å produsere og frigjøre vitaminer og andre stoffer som er kjent for å fremme vekst, helse og velvære, sier hun.

Forstår mer om hva som skjer i tarmen

– Takket være denne nye studien, kan vi nå forstå hvordan mikrobene i laksetarmen fungerer. Dermed kan vi utvikle ernæringsstrategier som tilpasser den kjemiske strukturen til de nye fôringrediensene vi ønsker å legge til laksedietten, til de enzymatiske redskapene som tarmmikrobiotaen har for å bryte dem ned, forteller professor Phil Pope. Han er medforfatter av artikkelen og en av prosjektlederne for ImprovAFish, som denne forskningen er en del av.

Kan laksen fordøye plantemateriale?

– Det er et behov for å gjøre fiskefôret mer bærekraftig. Ett tiltak kan være å gjøre laksen, en rovfisk, til en "vegetarianer", sier Sabina Leanti La Rosa.

– Etterspørselen etter mat fortsetter å stige ettersom verdens befolkning øker. Lakseoppdrett gir oss en stor mulighet til å levere næringsrik mat med høyt proteininnhold til mange mennesker. Men villfiskbestander alene kan ikke møte de økende behovene for matproduksjon, så bærekraftig akvakultur er en løsning for å produsere mer sjømat uten overfiske, hun.

For å kunne skifte til plantebasert fôr, er det svært viktig å forstå hvordan tarmmikrobiotaen kan hjelpe fisken med å fordøye og utnytte de nye næringsstoffene.

Laksen selv har svært få enzymer i tarmen for å kunne bryte ned og utnytte plantebasert mat. I Nature Microbiology-studien, ønsket NMBU-forskerne å lære mer om hvordan mikroorganismene i laksetarmen fungerer.

– Ved å studere de spesifikke mikroorganismene i lakse-tarmkanalen, kan vi identifisere hvilke bakterier som bidrar til bedre fordøyelse av plantematerialer og styrker fiskens immunsystem, noe som gjør fisken mer motstandsdyktig mot sykdommer og infeksjoner. Hvis vi forstår hvordan laksens tarmmikrobiota fungerer, kan vi designe strategier for å forbedre fiskens evne til å vokse og trives på nye og mer bærekraftige dietter. Dette vil bidra til å produsere større og sunnere fisk for menneskelig ernæring, sier Arturo Vera Ponce de Leon. Han er forsker ved NMBU og førsteforfatteren av studien i Nature Microbiology.

Håper på sunnere laks og mer forskning

Forskerne ser for seg at akvakulturindustrien kan dra nytte av resultatene for å utvikle mer bærekraftig og effektivt laksefôr. De kan også lage kosttilskudd (som prebiotika) tilpasset laksens fordøyelsesevne og tarmmikrobiota.

– Dette kan bidra til forbedrede vekstrater, helse og generell fiskevelferd. Det kan også forbedre den ernæringsmessige kvaliteten på oppdrettslaks, og sikre at forbrukerne spiser fisk som ikke bare er sunnere, men også rikere på gunstige næringsstoffer, sier La Rosa.

Hun håper at flere forskere vil benytte seg av oversikten over genmaterialet de har laget, som har fått navnet SMGA.

– SMGA er en kraftfull ressurs for kommende studier, der forskere kan se enda nærmere på de komplekse samspillene mellom kosthold, tarmmikrobiota og fordøyelse hos laksen. Vi håper også at fremtidige studier vil utvide oversikten over laksens tarmmikrobiota. Denne typen studier er fortsatt på et tidlig stadium sammenlignet med den mer omfattende forskningen som er utført på tarmmikrobiota hos mennesker og andre produksjonsdyr. Ved å utnytte lærdommene fra andre arter, kan denne kunnskapen føre til innovasjoner i akvakultur og utviklingen av nye, mer effektive fôr for bedre fiskehelse, bærekraft og ernæring i oppdrettssystemer.

Fakta om forskningen:

Tarmflora hos laks

• ArtikkelenGenomic and Functional Characterization of the Atlantic Salmon Gut Microbiome in Relation to Nutrition and Health ble publisert i Nature Microbiology mandag 14. oktober 2014.
• NMBU-forskere involvert i studien: Arturo Vera Ponce de Leon, Sabina Leanti La Rosa, Phil Pope, Simen R. Sandve, Torgeir R. Hvidsten
• Forskningsgrupper: Microbial Ecology and Meta-omics group (MEMO), Protein Engineering and Proteomics Group (PEP), CIGENE, BIAS group
• Nasjonale partnere: Christian René Karlsenved NOFIMA
• Internasjonale partnere:
  • Prof Ines Thiele, Dr Tim Hensen og Dr Bronson Weston ved University of Galway, Galway, Ireland
  • Prof Stefan Bertilsson og Dr Matthias Hoetzinger ved Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, Sverige
  • Associate Prof. Morten T. Limborg og kollegaer ved University of Copenhagen, Copenhagen, Denmark