Endret gytetidspunkt endrer bruken av viktige gener hos neste generasjon

Dette er funn fra en ny epigenetisk studie ved HI. Epigenetikk handler om å finne ut hvordan atferd og miljø påvirker hvordan gener fungerer. 

I studien – som er publisert i tidsskriftet PLOS ONE – har forskerne undersøkt om ulike gytetidspunkt resulterer i «avtrykk» eller «merkelapper» på arvestoffet til neste generasjon oppdrettslaks. 

Slike merkelapper endrer ikke selve arvestoffet eller bruksanvisningene i genene, men påvirker hvordan genene avleses og brukes. Merkelappene regulerer opp eller ned for bruken av genene de setter avtrykk på. Dette kalles genregulering.

– Kunnskapen fra denne og kommende studier på feltet kan ha stor nytte for oppdrettsnæringen. Den kan gjøre det mulig å påvirke miljøet til stamfisken – kjønnsmoden fisk som brukes til avl – slik at neste generasjon får bedre helse og blir mer hardfør, også når gytetidspunktet forskyves.

Det forteller havforsker Kaja H. Skjærven.

Gyter året rundt

I naturen gyter laksen på senhøsten, men for å sikre tilgang på fisk året rundt, manipulerer oppdretterne gytetidspunktet. 

Det gjør de ved å justere blant annet lys, temperatur og tidspunkt for flytting av stamfisk fra sjøvann til ferskvann.

Men hvordan påvirkes neste generasjon av at grunnleggende miljøfaktorer i stamfiskens liv endres?

Tidligere forskning ved HI har vist at lakseegg får lavere nivåer av viktige næringsstoffer når oppdrettslaksen gyter om sommeren i stedet for om høsten.

Så på fire ulike gytetidspunkt

Nå har Skjærven og kollegene også sett på hvordan genreguleringen hos avkommet – altså bruken av genene – påvirkes av at gytetidspunktet endres. 

Effektene av fire ulike gytetidspunkt hos oppdrettslaks ble undersøkt: Normal (november), veldig forskjøvet (juni) og to måneder før og etter vanlig sesong.

Forskerne hentet arvestoff fra leverne til neste generasjon laks mens disse var på larvestadiet. I denne fasen er dimensjonene små, leveren er omtrent én millimeter i diameter.

– De flirte av meg på avlsanlegget og sa at dette får du aldri til, men jeg har dissekert lever fra sebrafisk før, og den er enda mindre, sier Skjærven. 

– Hvorfor så dere akkurat på leveren?

– Vi kunne sett på DNA fra eggene, men da hadde vi enten fått for lite arvestoff eller ulike vevstyper i prøvene. Det ville gjort sammenligningen mer usikker. Det er dessuten kjent at leveren er viktig for prosesser i stoffskiftet som påvirker vekst og fremtidig vekstpotensial.

Store forskjeller i genuttrykk

Fra larver fra de ulike gytesesongene hentet forskerne ut ulike merkelapper – altså epigenetiske avtrykk – fra tusenvis av gener.

Deretter ble det brukt tungt skyts fra bioinformatikkens rikholdige arsenal. Der tas datakraft i bruk for å riste interessante sammenhenger ut av store mengder biologiske data.

– Sammenligninger mellom de manipulerte gytesesongene og normal sesong, viste at noen av genene hadde flere merkelapper, og andre færre, sier Skjærven.

Videre viste de parvise sammenligningene også store forskjeller i genuttrykk. Gener fra de avvikende gytesesongene var i større grad nedregulert enn oppregulert. Det kan tyde på at dette avkommet i mindre grad brukte oppskriftene i genene til produksjon av viktige byggesteiner i cellene.

Genene som var ulikt uttrykt, kan grovt sett sorteres i tre kategorier: De er viktige for celledeling, immunreaksjoner og stoffskifte, som handler om hvor effektivt lakselarven har utnyttet energien i egget til å vokse.

– Dermed kan vi også anta at reguleringen av disse genene er viktige for laksens fremtidige vekst og helse, sier Skjærven.

Dominoeffekt – og nye muligheter

Studien tyder på at forskjøvet gytetidspunkt kan ha en dominoeffekt som fører til at neste generasjon vokser dårligere.

Samtidig er det åpenbart at epigenetisk forskning skaper nye muligheter for oppdrettsnæringen.

– Innsikt fra epigenetisk forskning kan brukes til å endre spesifikke egenskaper i ønsket retning hos nye generasjoner laks. Merkelappene på arvestoffet til avkommet kan kanskje finjusteres ved å justere miljøfaktorer som ernæring, temperatur, lys og altså gytesesong for stamfisken, sier Skjærven.

I et pågående prosjekt (EpiBrood) finansiert av Fiskeri- og havbruksnæringens forskningsfinansiering (FHF), gjør HI epigenetiske studier av flere typer vev hos laksen, samt av lys- og lusbehandling av stamfisk. 

Målet er i første omgang å finne ut om endret genregulering hos avkom skyldes at de epigenetiske merkelappene er nedarvet fra stamfisken, eller om årsaken er ulikt næringsinnhold i plommesekken i lakseeggene.

Referanse

Takaya Saito, Marit Espe, Maren Mommens, Christoph Bock, Jorge M.O. Fernandes and Kaja Helvik Skjærven (2025): «Altered spawning seasons of Atlantic salmon broodstock transcriptionally and epigenetically influence cell cycle and lipid-mediated regulations in their offspring | PLOS ONE».