Laksens gjeller reagerer på klimastress før skader blir synlige

Gjellene er blant fiskens viktigste organer. De sørger ikke bare for opptak av oksygen og utskillelse av karbondioksid, men fungerer også som en viktig barriere mot patogener og andre påvirkninger fra miljøet. Når vannforholdene endrer seg raskt, må gjellene tilpasse seg en rekke nye utfordringer samtidig.

Marine hetebølger kan føre til redusert oksygennivå og økt forekomst av maneter.

– Vår studie viser at disse stressfaktorer til sammen påvirker bakteriefloraen på gjellene og hvilke gener laksen aktiverer og deaktiverer, lenge før man kan se noe på gjellene. Gjellesykdommer er et økende problem for laksens helse, og stadig mer uforutsigbare miljøforhold setter gjellene under sterkt press, sier fiskehelseforsker Carlo C. Lazado i Nofima.

Les publikasjonen i Journal of Marine Science.

En simulert hetebølge

Forsøket var ikke ment å gjenskape alle forhold laks møter i en merd, men å etterligne sentrale miljøendringer som allerede er observert i oppdrettsområder. Marine hetebølger, perioder med redusert oksygennivå og episoder med manetoppblomstring forekommer stadig oftere, og kan opptre samtidig. Ved å simulere disse forholdene under kontrollerte betingelser kunne forskerne undersøke hvordan gjellene reagerer biologisk, samtidig som påvirkningen fra andre faktorer ble holdt på et minimum.

Forskningen undersøkte hvordan en simulert marin hetebølge påvirket bakteriefloraen og genuttrykk i gjellene hos atlantisk laks i oppdrett. Hetebølgen besto av en økning i temperatur fra 12 til 17 grader over fem dager, der temperaturen videre ble holdt høy i ti dager. Enkelte grupper ble samtidig utsatt for redusert oksygenmetning, mens andre ble eksponert for opphakket glassmanet (Aurelia aurita), en art som jevnlig forekommer langs norskekysten. Dyreforsøket var godkjent av Mattilsynet.

Forskerne undersøkte deretter både bakteriesamfunnene på gjelleoverflaten og hvilke gener som ble aktivert eller dempet som respons på miljøpåvirkningene.

Bakteriene på gjellene endret seg

Et av de tydeligste funnene var at hetebølgen endret sammensetningen av bakterier som naturlig lever på gjellene. Fisk som hadde vært utsatt for høy temperatur hadde større bakteriemangfold enn kontrollfisken.

Bakterieanalysene viste at miljøbehandlingene forklarte nær halvparten av variasjonen i mikroorganismer på overflaten av gjellene. Hetebølgen førte til en klar økning i mangfold av bakterier, samt en betydelig vekst i bakterieslektene Streptococcus og Staphylococcus.

Mange arter innen disse bakteriegruppene er ufarlige, men noen kan gi problemer når fisken er stresset eller har svekket helse. Selv om fisken i forsøket ikke utviklet synlig sykdom, tyder resultatene på at høyere temperaturer kan skape forhold som gjør det lettere for enkelte bakterier å øke i mengde og potensielt bidra til helseutfordringer.

Genuttrykk viser laksens reaksjon

I tillegg til å måle forekomsten av bakterier, kartla forskerne hvilke gener laksen aktiverte eller nedregulerte som respons på bakterier og manetangrep.

Analysene viste at mer enn 600 ulike gener forandret uttrykk, og at temperatur var faktoren som påvirket mest. Økt temperatur førte til at gener knyttet til slimproduksjon ble mer aktive, samtidig som viktige komponenter i fiskens medfødte immunforsvar ble mer passive. Flere gener knyttet til kollagenproduksjon ble redusert, mens gener for keratin ble mer aktiv. Dette mønsteret tyder på en fysiologisk omfordeling, der laksen nedprioriterer vekst og vedlikehold av vev, til fordel for akutt respons på stress og beskyttelse av celler.

Da fisken ble eksponert for glassmanet på stabile temperaturer, ga dette små utslag på gennivå. Når maneteksponeringen ble gjort etter at fisken hadde vært gjennom hetebølge og oksygenmangel, skjedde det derimot flere forandringer i gjellene. Det tyder på at dersom flere miljøforandringer opptrer samtidig, kan gjellenes beskyttende barrierer utfordres.

Kunnskapen gir grunnlag for å forstå hvordan sammensatt klimastress utfordrer oppdrettsfiskens gjellehelse, mener seniorforsker Elisabeth Ytteborg i Nofima:

– Å forstå effektene av klimastress på oppdrettslaksens gjeller er viktig for at næringen skal kunne sette inn effektive tiltak mot klimaforandringer. Vi har tidligere sett tilsvarende effekter i fiskens skinn, hvor økt temperatur svekker hudens naturlige beskyttelsesbarriere. Skadene, som vi kaller mikroskader, er ikke synlige på fisken, men kan gjøre den mer sårbar dersom den utsettes for andre stressfaktorer, sier Ytteborg, som også er involvert i forsøket.

Europeisk samarbeid

Lazado fremhever det gode samarbeidet med spanske IATS (Instituto de Acuicultura Torre de la Sal) som har gjort forskningen mulig. Blant annet har stipendiat Socorro Toxqui Rodríguez fra IATS hatt opphold i Tromsø og bidratt godt til forsøkene. Det har vært mulig gjennom det EU-finansierte EATFISH-prosjektet.

– Det er et viktig samarbeid som vi håper å fortsette med i mange år fremover. Klimaforandringene i havet påvirker alle arter, og konsekvensene blir stadig tydeligere. Ved å samarbeide langsiktig kan vi utvikle kunnskapen som trengs for å møte utfordringene, både innen oppdrett og for å ivareta ville marine bestander, sier Lazado.