Sposób, w jaki larwa okonia widzi świat i jak rozwija się u niej narząd wzroku to wpływ ojca – wykazali naukowcy z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie. To pierwszy udowodniony czynnik niegenetycznego dziedziczenia ze strony ojca, czyli jego wpływu na jakość potomstwa.
– Nasze badanie po raz pierwszy ujawnia znaczący wpływ genomu ojcowskiego na rozwój układu wzrokowego u ryb. Stanowi ono krok milowy do rozwiązania zagadki, jakie czynniki ze strony samicy i/lub samca sprawiają, że jedna ryba z ich potomstwa jest jakościowo lepsza, a druga gorsza – podkreśla dr hab. Daniel Żarski z Zespołu Biologii Gamet i Zarodka IRZiBŻ PAN w Olsztynie.
Wyniki badań zostały właśnie opublikowane na łamach czasopisma „Scientific Reports”.
PRZETRWAJĄ NAJSILNIEJSI
Wiedza o tzw. genach efektu ojcowskiego – czyli genów, na których ekspresję u potomstwa wpływają czynniki ojcowskie obecne w plemnikach – u ryb jest bardzo ograniczona.
Aby zbadać ten temat naukowcy przeprowadzili eksperyment zapłodnienia jaj okonia dwoma rodzajami plemników: świeżych i poddanych kriokonserwacji (czyli zamrożonych w bardzo niskich temperaturach), a następnie przeanalizowali transkryptom (zestaw cząsteczek mRNA obecny w określonym momencie w komórce, grupie komórek lub organizmie) u uzyskanego potomstwa w stadium larwalnym.
Okazało się, że kriokonserwacja zadziałała jako czynnik pozytywnej selekcji plemników. – Kriokonserwacja jest ogromnym szokiem dla komórek, który przetrwają tylko te najsilniejsze, dlatego plemniki poddane temu procesowi były jakościowo lepsze niż te świeże – wyjaśnia naukowiec.
OJCIEC ODPOWIADA ZA WZROK
Następnie badacze sprawdzili, jak potomstwo – w stanie larwalnym – adaptuje się do życia, czyli do warunków środowiskowych.
– W transkryptomie świeżo wyklutych larw znajduje się wszystko, co matka i ojciec przekazali potomstwu; te geny uległy już ekspresji, czyli „zadziałały”, a jeszcze nie wpływają na nie czynniki zewnętrzne. To taki „czysty” zestaw informacji przekazanych od rodziców – tłumaczy Daniel Żarski.
I właśnie w takim zestawie naukowcy zidentyfikowali dziesięć genów będących pod kontrolą ojca, które są zaangażowane w rozwój układu wzrokowego.
Ponadto wykazali, że lepszy wzrok miały larwy zapłodnione plemnikami po kriokonserwacji, co może świadczyć o lepszej jakości tego potomstwa i lepszym przystosowaniu do startu w samodzielne życie.
– Rozwój narządu i układu wzroku jest niezwykle ważnym etapem w procesie rozwoju okonia. Już w stadium larwalnym – kiedy oczy stanowią największy i najważniejszy organ u okonia; ciało rośnie dopiero później – wzrok pozwala się zorientować, gdzie jest światło i następnie, gdzie szukać pożywienia – opowiada badacz.
Dodaje, że opisane geny, które warunkują rozwój układu wzrokowego mogą być też powiązane z innymi funkcjami organizmu, ale to temat na dalsze badania.
PROJEKT EKSPLORACYJNY
Badania były prowadzone w ramach projektu pn. „Transkryptomiczna i zootechniczna analiza wpływu rodzicielskiego na jakość potomstwa u okonia, Perca fluviatilis”, finansowanego ze środków Narodowego Centrum Nauki (NCN).
– Nasz projekt jest projektem eksploracyjnym; nie bazujemy na założonych hipotezach, ale staramy się zrozumieć te mechanizmy, które zaobserwujemy. Jestem zadowolony z dotychczasowego postępu i liczę, że wyniki kolejnych eksperymentów i analiz będą równie interesujące – podkreśla Daniel Żarski.
Głównym celem jest poznanie mechanizmu wpływu niegenetycznego dziedziczenia u okonia i zrozumienie, dlaczego jedne ryby lepiej sobie radzą, a inne gorzej. Wyniki mogą się przyczynić do rozwoju nauki w temacie rozrodu i larwikultury ryb okoniowatych, a także w przyszłości mogą być przydatne dla hodowców i ekologów ryb.
Projekt rozpoczął się w 2021 r. i potrwa do 2026 r. Kwota dofinansowania wynosi ponad 2,8 mln zł. Partnerem IRZiBŻ PAN w realizacji projektu jest Instytut Rybactwa Śródlądowego im. S. Sakowicza – Państwowy Instytut Badawczy.
Więcej o badaniach i zagadce wpływu rodzicielskiego można przeczytaj tutaj.
