Эпигенетическое исследование связывает условия в инкубаторах с жизнеспособностью радужной форели

Изменения в эпигенетическом программировании радужной форели, выращенной в инкубаторах, могут объяснять её сниженную фертильность, аномальное здоровье и более низкую выживаемость по сравнению с дикой рыбой, согласно новому исследованию Университета штата Вашингтон.

Исследование, опубликованное 18 мая в Environmental Epigenetics, устанавливает связь между практикой кормления, способствующей более быстрому росту, другими факторами среды в рыбных инкубаторах и эпигенетическими изменениями, обнаруженными в сперме и эритроцитах радужной форели.

Работа проводилась на национальном рыбоводном заводе на реке Метхов в Уинтропе, штат Вашингтон, и на другом заводе неподалёку на реке Колумбия. Она может иметь более широкие последствия, поскольку выпущенная в природу форель из инкубаторов скрещивается с дикой.

«Несмотря на генетическое сходство, радужная форель, выращенная в условиях инкубатора, не обладает таким же уровнем здоровья и выживаемости, как дикая рыба», — сказал Майкл Скиннер, соавтор исследования и профессор Школы биологических наук WSU. «Это исследование даёт молекулярное объяснение наблюдаемым различиям».

Скиннер — эксперт в области эпигенетики, изучающей молекулярные факторы и процессы вокруг ДНК, которые регулируют активность генома независимо от последовательности ДНК.

Хотя воздействие условий окружающей среды обычно не влияет на генетический код организма, предыдущие исследования показали, что ряд факторов, включая токсиканты, стресс и питание, могут влиять на фенотип различных видов через эпигенетические механизмы.

В текущем исследовании Скиннер и коллеги провели молекулярный анализ спермы и эритроцитов, взятых как у форели, выращенной в двух инкубаторах Вашингтона, так и у форели, прожившей всю жизнь в дикой природе.

Хотя генетические различия между двумя популяциями были незначительными, исследователи выявили набор эпигенетических маркеров, называемых регионами метилирования ДНК, в сперме и эритроцитах форели из инкубаторов, которые отсутствовали у их диких собратьев.

Исследование Скиннера связывает эти данные, выявляя молекулярный механизм, который может объяснить многие физиологические различия, отмеченные учёными между рыбой из инкубаторов и дикой.

Например, было показано, что потомство рыб, прошедших даже одно поколение выращивания в инкубаторе, может иметь сниженную жизнеспособность, изменения в возрасте нереста, изменённую морфологию и неадаптированное антихищническое поведение.

Фактически, выращивание в инкубаторе может снижать репродуктивный успех радужной форели на целых 40% в первых двух поколениях после возвращения рыб в естественную среду.

Ещё один важный аспект выявленных эпигенетических изменений — они могут передаваться через сперму последующим поколениям.

В таких местах, как реки Метхов и Колумбия, где выращенная в инкубаторах форель часто выпускается и скрещивается с дикой, эпигенетическое наследование уже могло оказать существенное влияние на общее здоровье и жизнеспособность популяции рыб, считает Скиннер.

«Мы полагаем, что огромное количество инкубаторной рыбы, выпущенной и скрещённой с дикой популяцией в реке Метхов за последние 60 лет, оказало значительное влияние на здоровье всей популяции», — сказал он. «В будущем наше исследование предполагает, что работа инкубаторов должна исключать возможность скрещивания с дикими популяциями. В противном случае воздействие на дикую форель и окружающую среду может быть драматичным и изменить будущую траекторию всей популяции».