Vil avdekke hva som gir tidlig kjønnsmodning hos torsk

Tidlig kjønnsmodning er i dag et av de største hindrene for satsing på torsk i oppdrett. Risikoen for at torsken skal gyte i merdene og dermed føre til genetisk forurensning av de ville torskestammene, gjør at myndighetene i dag er svært forsiktige med å gi tillatelser til torskeoppdrett. Tidlig kjønnsmodning fører også til økonomisk tap for oppdretteren, ettersom fisken ikke rekker å nå optimal størrelse før puberteten setter inn.

– Vill torsk blir kjønnsmoden først når de er tre år gamle, mens torsk i oppdrett kan komme i puberteten allerede innen de to første leveårene. Dermed risikerer man at oppdrettstorsken blir kjønnsmoden før den når salgbar størrelse, som er mellom 2 og 4 kilo, sier forsker Ioannis Konstantinidis ved Nord universitets Fakultet for biovitenskap og akvakultur.

Kjønnsmodning innebærer at fisken begynner å bruke energi på å modne egg og melke, noe som har negativ innvirkning på vekst, filet-kvalitet og dødelighet. Dette begrenser lønnsomheten og er en del av årsaken til at tidligere satsning på oppdrett av denne arten har gått galt. Tidlig kjønnsmodning innebærer dessuten en miljørisiko. 

– Kjønnsmoden oppdrettstorsk kan gyte i merdene og slippe befruktede egg ut i sjøen. Siden oppdrettsanleggene ligger langs kysten, vil genforurensning være uunngåelig. Det utgjør en alvorlig trussel mot ville torskestammer, sier Konstantinidis.

Låser opp genene

Nå ønsker forskerne å vite mer om hva som trigger fisken til å bli kjønnsmoden. At kjønnsmodningen reguleres av dagslys, er velkjent. Men hvordan denne reguleringen skjer på cellenivå vet man fortsatt lite om. I prosjektet Epicod tar forskere fra Nord universitet og deres samarbeidspartnere i bruk det nyeste nye innen molekylærbiologisk forskning for å studere hvordan lyset påvirker fiskens DNA. 

– Forskning på genuttrykk i enkeltceller er et hett tema i dag. Mange forskere bruker metoder der man ser på endringer i genuttrykket på enkeltcellenivå, det vi kaller transkriptomet. Vi tar det et skritt videre, der vi ser på hvordan DNAet i cellene først gjøres tilgjengelig for genuttrykk, sier forsker Jorge Fernandes. 

Forskerne vil med andre ord studere hva det er som «låser opp» bestemte gener slik at de kan begynne å virke. Til vanlig ligger DNAet i cellene bundet sammen med proteiner i store komplekser, kalt kromatiner. Når kromatinet er pakket tett sammen, vil genene være utilgjengelige for avlesing. For at genene skal kunne begynne å virke, må kromatinet åpne seg, slik at den aktuelle delen av DNAet blir tilgjengelig for avlesing.

– Det er viktig å få kunnskap om hvorfor bestemte gener, f.eks. de som er ansvarlige for kjønnsmodning, ikke uttrykkes. Da handler det ikke nødvendigvis om hvilken funksjon genene har, men heller hva som påvirker dem til å bli aktivert. Det kan vi studere ved å se på strukturen til kromatinet, sier Fernandes. 

Torskens tredje øye

Forskerne vil nå studere hvordan lyset påvirker kromatinet i torskecellene. 

– Torsk kommer i puberteten fordi den mottar signaler fra omgivelsene. Her er lys viktig. Gjennom sommeren er det nærmest kontinuerlig dagslys, særlig oppe i nord. Men når sommeren er over, begynner det å bli forskjell på natt og dag igjen. Denne endringen trigger et signal, som fører til kjønnsmodning.

Inne i hjernen har torsken en kjertel, epifysen, som reagerer på lyset.

– Torsken oppfatter lyset gjennom en liten spalte på toppen av hodet. Den er som et tredje øye og gir stimuli til epifysen, som skiller ut melatonin. Melatoninet påvirker en annen kjertel, hypofysen, som igjen skiller ut en rekke hormoner i blodstrømmen. 

Resultatet av denne kjedereaksjonen av hormoner er at kjønnsmodningen begynner. 

– Vårt mål er å forstå mekanismene som ligger bak tidlig kjønnsmodning hos oppdrettstorsk, og finne nøkkelmarkørene som kontrollerer dette. For å få til det, vil vi bruke state-of-the-art metodikk innen genetikk, epigenetikk og transkriptomstudier til å studere spesifikke celler i epifysen, som registrerer dagslysendringer, og i hypofysen som regulerer hormonutskillelsen, sier Konstantinidis.

På lang sikt er målet å kunne bruke disse biologiske markørene til å velge ut fisk som er genetisk disponert for sen kjønnsmodning. 

– Slik kan vi unngå genetisk forurensning av villtorsk og samtidig redusere dødeligheten samt tap av kroppsvekt og filetkvalitet, sier Konstantinidis. 

Prosjektet Epicod har en tidsramme på fem år og skal være ferdig i juni 2028. Samarbeidspartnere er Nofima, Havforskningsinstituttet, Institute of Marine Sciences (Spain), University of Santiago de Compostella (Spain) og The University of Edinburgh (Storbritannia). Prosjektet ledes av professor Jorge Fernandes ved Nord universitet, og er finansiert av Norges forskningsråd og Nord universitet.