Стресс в молодости снижает рост мяса у устриц
Раннее воздействие сложных условий — особенно тёплой воды и ночных колебаний кислорода — может оставить долгосрочные последствия для способности устриц наращивать мышечную ткань. К такому выводу пришли биологи из Смитсоновского центра экологических исследований (SERC) в работе, опубликованной 26 февраля в журнале Ecological Applications.
Восточные устрицы в Чесапикском заливе живут в основном на мелководье. Это суровая среда для моллюсков, которые не могут передвигаться. В жаркие месяцы уровень кислорода может резко колебаться: от здоровых дневных значений до почти нулевых ночью. Чтобы экономить энергию, некоторые устрицы реагируют, фокусируясь больше на росте раковины, чем ткани. Это может стать проблемой для seafood-индустрии.
«Что мы все, конечно, хотим съесть в raw bar — это ткань устрицы», — сказала Сара Донелан, постдок SERC и ведущий автор исследования. «Клиенты и рестораны могут быть менее довольны, если в крупной на вид устрице будет меньше мяса».
Общий рост устриц страдал больше всего, когда они испытывали только низкий уровень кислорода. Но последствия раннего воздействия было гораздо легче не заметить. Исследователи обнаружили резкое снижение скорости роста ткани относительно раковины. Устрицы больше инвестировали в рост раковин — и меньше в сочную ткань внутри — когда подвергались двойному удару (низкий кислород и тёплая вода) как в раннем возрасте, так и позже.
Дремлющие шрамы
Для этого исследования Донелан объединилась со старшими учёными SERC Мэттом Огберном и Дениз Брейтбург. Огберн изучает сохранение устриц и других промысловых видов в Чесапикском заливе. Брейтбург специализируется на том, как рыбы и моллюски справляются с множеством экологических угроз в Чесапике.
«Низкий кислород и потепление воды — это реальный двойной удар для морских организмов», — сказала Брейтбург. «Тёплая вода удерживает меньше кислорода и вызывает его более быстрое снижение. В то же время холоднокровные животные, такие как устрицы и рыбы, требуют больше кислорода при более высоких температурах».
Донелан, эволюционный биолог, хотела выяснить, может ли воздействие угроз в очень молодом возрасте формировать устриц в дальнейшей жизни. Ночные колебания низкого кислорода создают особый вид давления на моллюсков.
«Если условия всегда плохие, они могут эволюционировать со временем, чтобы справиться с ними», — сказала Донелан. «Но особенно для [неподвижных] организмов, таких как устрицы, эти колебания могут быть очень стрессовыми».
Эксперимент проводился в небольшой лаборатории SERC, которую учёные называют «Комната DOOM» (аббревиатура от «Dissolved Oxygen Oyster Mortality»). Это тесная тёмная комната с аквариумами, где биологи имитируют условия мелководья Чесапика. Донелан взяла 3600 молодых устриц (примерно 3 месяца) и подвергла их четырём возможным сценариям: более тёплая вода, ночные колебания низкого кислорода, оба фактора вместе или ни одного. Через 18 дней устрицам дали отдых.
Сначала устрицы не выглядели пострадавшими. Все они были примерно одинакового размера, независимо от условий. Когда Донелан оценила размер раковины и ткани каждой устрицы, значительных различий также не обнаружилось.
Но последствия стресса, возможно, просто дремали. После двухмесячного перерыва половину устриц вернули в экспериментальные резервуары. Столкнувшись снова с теми же суровыми условиями, устрицы, которые страдали и от низкого кислорода, и от тёплой воды на первом этапе, начали проявлять признаки напряжения.
Устрицы смогли вырасти до значительного размера. Но Донелан заметила нечто странное: по сравнению с более избалованными устрицами, те, что дважды перенесли оба стрессора, наращивали раковину больше, чем ткань. Соотношение роста ткани к раковине у них было лишь половиной от того, что наблюдалось у устриц, избежавших раннего двойного воздействия.
Это тревожное открытие, потому что для устриц и устричных фермеров важна именно мясистая ткань.
Обеспечение безопасного старта
Это вызвало у биологов вопрос: почему раннее воздействие не закалило устриц? Донелан, наблюдая за адаптацией животных в своей карьере, видела оба варианта. В данном случае она подозревает, что комбинация потепления и низкого кислорода оставляет шрам, который нелегко заживает.
«Я думаю, что, вероятно, произошло физиологическое изменение, которое необратимо», — сказала Донелан.
Возможно, отключился или включился критический ген. Возможно, что-то изменилось в микробиоме устрицы, сделав её менее эффективной в переработке кислорода. Что бы ни происходило за кулисами, это подтолкнуло устриц больше расти в раковину, чем в ткань, необходимую для выживания и воспроизводства.
К счастью, у устричных фермеров есть варианты защиты своего поголовья. Это может включать отслеживание уровня кислорода в воде для выявления уязвимых зон. Это может означать добавление кислорода в обеднённые зоны. Для фермеров с внутренними системами более длительное содержание молоди в резервуарах может обеспечить дополнительную защиту.
«Конечно, перемещение устриц или анализ профилей растворённого кислорода на ферме требует больше временных затрат, но это может того стоить», — сказала Донелан.
Ключ, по её словам, — защищать устриц, пока они ещё молоды. Устрицы, не подвергавшиеся комбинации тёплой воды и низкого кислорода в раннем возрасте, справлялись гораздо лучше, когда сталкивались с той же комбинацией позже.
Между тем, устрицы — не единственные существа, страдающие от таких «отложенных эффектов» стресса. Они несут важное сообщение для природоохранников: каких других опасностей можно избежать, защищая организмы в молодом возрасте?