Obiecujący zamiennik

Trochę się gromadzi.

Stopień zanieczyszczenia wód morskich tworzywami jest wstrząsający. To co rzuca się w oczy na zdjęciach plaż i rzek wiodących do oceanu, stanowi przysłowiowy wierzchołek góry lodowej. Światowe forum ekonomiczne oceniło w 2016 roku, że 8 mln ton tworzyw sztucznych rocznie trafia do oceanu. Trudno to sobie wyobrazić, dlatego zobrazowano skalę zanieczyszczenia przedstawiając to jako równoważnik 15 siatek pełnych plastiku wrzucanych do wody z każdego metra wybrzeża na świecie, albo opróżnienie śmieciarki co minutę, 24 godziny na dobę przez 365 dni. Tymczasem światowa produkcja tworzyw sztucznych w 2015 roku przekroczyła 311 mln ton, a prognozy na 2024 rok przewidują wyprodukowanie ponad 600 mln ton. 

Galop Rosynanta

Trudno wyobrazić sobie sposób na oczyszczenie oceanów z tego co już tam się znajduje. Próby przywrócenia porządku są liczne i szlachetne ale żałośnie nieskuteczne. Owszem, miło jest posprzątać plażę po sztormie lub zwodować statek wyławiający śmieci. Corocznie odbywa się wiele takich akcji i powstają nowe urządzenia, jednak lepiej nie przymierzać ich do skali problemu. Mogą poprawić sytuację tylko lokalnie, co rzecz jasna nie znaczy że sa pozbawione sensu. Gorąco kibicuję takim projektom.

Mr Trash Wheel pracuje w Baltimore. Urządzenie zebrało ponad 1365 ton śmieci. Zdjęcie pochodzi ze strony projektu https://www.mrtrashwheel.com/
TheOceanCleanup to chyba najbardziej znany projekt pochodzący z Holandii. https://theoceancleanup.com/
Seabin działa w małej skali, ale jest bardzo ceniony w marinach. Można go zobaczyć przy racy w Marinie Gdańsk na Szafarni. Projekt pochodzi z Australii. https://seabinproject.com/

Nowy porządek

Jakie zagrożenia niesie ze sobą obecność plastiku w morzach – o tym pisałem już w jednej z wcześniejszych notek. Chciałbym jednak zapewnić, że zarówno te śmieci, jak i dowolny inny rodzaj destrukcyjnego oddziaływania na środowisko nie zniszczy życia na Ziemi czy w Oceanie. Jedyne szkody jakie przynosi nasza działalność dotyczą równowagi ekologicznej w jakiej rozwinęła się globalna cywilizacja. Równowagi, która gwarantuje przyzwoite tempo rozwoju ludzkości. Na przykład zasoby 151 mln ton żywności wyławianej rocznie z wody, albo tlen atmosferyczny produkowany przez mikroskopijne zielone istoty z Oceanu. To nie znaczy oczywiście, że lada moment wyginiemy razem z tuńczykami, dorszami i okrzemkami. Życie trwa, nawet nie ma co głosić że walczy. Chcę powiedzieć, że już ustalają się nowe równowagi, ekosystemy przechodzą gwałtowne transformacje i nawet wielka pacyficzna plama śmieci staje się unikatowym siedliskiem morskich istot. Biolodzy zidentyfikowali mikrobiomy specyficzne dla rozmaitych rodzajów śmieci, czy to pływających, czy zalegających oceaniczne dno – od plastików, przez wraki po składowiska chemicznej broni. Ku ostrożnej satysfakcji ludzi zainteresowanych czystością środowiska, niektóre z bakterii i grzybów ewolucyjnie doskonalą umiejętności degradacji tworzyw sztucznych. Czeka na nie bogata acz ciężkostrawna baza pokarmowa.

Z lewej strony obrazy z mikroskopii elektronowej pokazujące bakterie żyjące na polimerowych włóknach, z prawej wykres pokrewieństw enzymów ułatwiających różnym bakteriom wykorzystywanie tego trudnego surowca. Ilustracja z publikacji Danso i inni, 2019

Globalna świadomość

Mimo to stopień biodegradowalności plastiku jest w najlepszym razie znikomy, a my – mam tu na myśli ogół ludzkości – powinniśmy czuć się zobowiązani do redukcji tego problemu. W te działania wpisują się obrazki i filmiki szokujące nas beztroskim zrzucaniem śmieci do środowiska, albo pokazujące zwały śmieci w rzekach czy na rajskich do niedawna plażach. Te działania to akcje informacyjne, które swym zasięgiem dotarły nawet do tak niespodziewanych serwisów sieciowych jak PornHub (wybaczcie że nie zamieszczam linka do filmu „Dirtiest porn Ever”). To administracyjne zakazy ograniczające użycie jednorazowych tworzyw, coraz częstsze na całym świecie. Wspomniane akcje oczyszczania, startupy mnożące przemysłowe sposoby na zbieranie i utylizację plastików też mają znaczenie, choćby tylko w wymiarze społecznym. Sposób myślenia o plastiku powoli zmienia się na całym świecie i jest to bodaj pierwsza akcja prośrodowiskowa, która ma taki zasięg.

Tak, serio.

Jednak trzeba powiedzieć to wprost – nie ma w naszym świecie możliwości zrezygnowania z tworzyw. Części z zanieczyszczeń tego rodzaju nie unikniemy jeszcze długo, o ile ludzkość solidarnie nie zostanie Amiszami. Pomyślcie, co dzieje się z bieżnikami opon waszych samochodów, że musicie wymieniać je co kilkadziesiąt tysięcy kilometrów? Nie ma pomysłu jak zlikwidować ten pył. Ale są pomysły jak sprawić, by liczne przedmioty z tworzyw, których zużywamy znacznie więcej niż opon, uległy degradacji do prostych substancji, które mogą wejść do biologicznego cyklu obiegu materii.

Czekacie na rybę?

To wyzwanie podjęła cała rzesza naukowców, którzy poszukują rozwiązań lepszych niż „biodegradowalne” torby zrobione ze zmielonego plastiku scalonego organicznym lepiszczem. Takie siatki z radosnymi eko-nadrukami spotykamy w naszych sklepach.  Pośród wielu rozwiązań jakie się pojawiły, moją uwagę zwrócił projekt stworzony w Universytecie Sussex, który wygrał ubiegłoroczną edycję konkursu Fundacji Jamesa Dysona http://www.jamesdysonaward.org/Prize.aspx

Autorką projektu jest Lucy Hughes, która zaprojektowała tworzywo doskonale zastępujące jednorazowe opakowania, a jednocześnie w całości kompostowalne. Tworzywo MarinaTex jest stworzone z odpadów przemysłu rybnego jakimi są łuski i skóra z dodatkiem alg. Wykorzystanie tego powszechnego odpadu jako surowca było już opisywane na blogu, [tutaj] i [tutaj] chociaż w innych kontekstach. Tym razem skóra ryb stwarza szansę na jednorazowe opakowania trwalsze niż papier a jednocześnie niezagrażające środowisku i wykorzystujące część z 50 mln ton odpadów światowego przemysłu rybnego.

Lucy Hughes, która opracowała MarinaTex z jej wynalazkiem w dłoniach.

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

Cybulska k. i inni: Bacterial benthic community composition in the Baltic Sea in selected chemical and conventional weapons dump sites affected by munition corrosion; Science of The Total Environment 2020

Woodall L.C. i inni: Deep-sea anthropogenic macrodebris harbours rich and diverse communities of bacteria and archaea.; PLoS 2018

Cordier M., Uehara T.: How much innovation is needed to protect the ocean from plastic contamination?; The Science of the Total Enwironment 2019

Carson H.S. i inni: The plastic-associated microorganisms of the North Pacific Gyre; Marine Pollution Bulletin 2013

Danso E. i inni: Plastics: Environmental and Biotechnological Perspectives on Microbial Degradation: Applied And Environmental Microbiology, 2019

World Economic Forum, Industry Agenda: The New Plastics Economy, Rethinking the future of plastics, 2016

Duża ryba [*]

Znam osoby, które wzbraniają się wchodzić do jezior i rzek. Lękiem napawa ich szansa spotkania z przestronną, bogato uzębioną paszczą na początku niezwykle silnego drapieżnika. Cóż, takie wypadki zdarzają się bardzo rzadko, za to na długo pozostają w zbiorowej pamięci lokalnych społeczności i należycie obrastają przerażającą legendą. Tego typu legendy stały się kanwą dokumentalnego serialu „Rzeczne potwory„, który prowadzi Jeremy Wade; w ciągu 9 lat powstało 57 odcinków. Mam określoną opinię na temat wyczynów sportowych wędkarzy, więc i tym razem nie będę rozwijał tego wątku. Wspomnę tylko, że potwierdzony w Polsce rekord dotyczy suma z Zalewu Rybnickiego. Ryba złapana w 2018 roku ważyła 102kg i rozciągała się na 260cm. O sumach możecie poczytać tutaj.

W pierwszej dziesiątce dużych ryb słodkowodnych prym wiedzie bieługa z jesiotrokształtnych, zasadniczo niegroźna dla ludzi chociaż przypisuje się jej ataki na młode foki. Największe z bieług przekraczają 5m długości, a absolutny rekord masy ciała to 2072kg.

Wiosłonos chiński. Zdjęcie pochodzi z artykułu w DailyMail

Podobnie niegroźny jest bohater dzisiejszej notki, wiosłonos chiński Psephurus gladius, który żywi się niewielkimi rybami i bezkręgowcami. To także ryba jesiotrokształtna, znana jako mieszkaniec Jangcy, a niegdyś i Żółtej Rzeki.  Jak podaje fishbase, wiosłonos chiński osiąga 3 metry i 300kg wagi, doniesienia o większych sztukach (do 7 m) są niepotwierdzone. Jego jedynym krewnym jest żywiący się planktonem wiosłonos amerykański Polyodon spathula znacznie mniejszy, osiągający jedynie 2m i 70kg. Niemal połowę długości ciała wiosłonosów stanowi rostrum – wyrostek szczęki górnej pełen elektroreceptorów służących do wykrywania zdobyczy.

Rostrum wiołsonosa widziene od spodu. Źródło: english.ihb.cas.cn

Wiosłonos chiński to ryba samotnicza, dla której życie społeczne sprowadza się do masowych orgii w możliwie niedostępnych miejscach górnego biegu rzek. Płodność nie nadążała jednak za intensywnością połowów i chociaż 25 ton łapanych rocznie w latach 70. ubiegłego wieku wydaje się skromne, w kolejnych dekadach połowy tego gatunku spadły do zera. Przegradzanie sieci dopływów Jangcy licznymi tamami sprawiło, że w latach 90. gatunek przestał się rozmnażać nie mając dostępu do tarlisk. Wobec tej sytuacji podjęto nawet działania w kierunku sztucznego rozmnażania wiosłonosów i uwalniania ich narybku, ale szybko okazało się, że dostępność dorosłych osobników jest zbyt mała i program został przerwany.

Wiosłonosy w muzeum. źródło: Alchetron the free social encyclopedia

W 2009 roku w czerwonej księdze  wiosłonos zyskał status gatunku krytycznie zagrożonego/prawdopodobnie wymarłego, a wobec braku potwierdzonych obserwacji tych ryb w naturze, z początkiem bieżącego roku uznano go za wymarły.

Zbliżenie dołu głowy wiosłonosa. Źródło: Flickr

Historia wiosłonosa jest smutna i uczy nas o nieodwracalności procesów, które niefrasobliwie zapoczątkowaliśmy czyniąc Ziemię sobie poddaną.

Przyswajajcie sobie ten znak.
To symbol szóstego masowego wymierania

Tomasz Kijewski

Zdjęcie w nagłówku: Szesnastowieczna grafika. Autor: Zheng Zhong, Metropolitan Museum of Art, dostęp – Wikipedia.

Notka filogenetyczna:

  • Domena      –        eukarionty
  • Królestwo      –     zwierzęta
  • Typ    –    strunowce
  • Podtyp – kręgowce
  • Gromada    –    promieniopłetwe
  • Podgromada   –   kostnochrzęstne
  • Rząd   –   jesiotrokształtne
  • Rodzina    –    wiosłonosowate
  • Gatunek: Wiosłonos amerykański (Polyodon spathula)
  • Gatunek: Wiosłonos chiński (Psephurus gladius)

Dodatkową ciekawostką jest brak (znanych) skamieniałości przedstawicieli wiosłonosowatych oraz ich ewolucyjnych przodków.

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

Liu Chenhan and Zeng Yongjun: Notes on the Chinese Paddlefish, Psephurus gladius (Martens); Copeia 1988

Henggui Zhang i inni: Is there evidence that the Chinese paddlefish (Psephurus gladius) still survives in the upper Yangtze River? Concerns inferred from hydroacoustic and capture surveys, 2006–2008; Journal of Applied Ichthyology 2009

S.T. Turvey i inni: Rapidly shifting baselines in Yangtze fishing communities and local memory of extinct species; Conservation Biology 2010

Hui Zhang i inni: Extinction of one of the world’s largest freshwater fishes: Lessons for conserving the endangered Yangtze fauna; Science of The Total Environment 2020.

Polecam: https://www.facebook.com/StopPrzegradzaniuRzek/

Odlot na talerzu

Bogactwo związków chemicznych, jakie przechodzą przez łańcuchy pokarmowe środowisk wodnych jest z całą pewnością znacznie większe niż moglibyśmy się spodziewać. A co jeśli po posiłku rybnym doświadczymy silnych przeżyć mistycznych?

Bogactwo związków chemicznych jakie przechodzą przez łańcuchy pokarmowe środowisk wodnych jest z całą pewnością znacznie większe niż moglibyśmy się spodziewać. We wcześniejszych notkach [1] [2] poznaliście związki, które produkowane przez drobnoustroje, stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia i życia drapieżników, w tym ludzi. Dzisiaj macie okazję przeczytać o zatruciach, których szkodliwość jest oceniana niejednoznacznie. Prawdopodobnie liczne przypadki doprowadziły do problemów, a jednocześnie możliwość zatrucia zdobyła uznanie i stała się w pewnych grupach ludzi przedmiotem poszukiwań, chociaż toksyna jest tajemnicą nawet dla naukowców. Nie ma bowiem pewności skąd się bierze – jedni uważają, że źródłem są mikroskopijne bruzdnice, inni dopatrują się źródła w zielonych glonach noszących polską nazwę pełzatka.

Zarówno źródła historyczne jak i współczesne raporty wskazują na sezonowość zatruć – od wiosny do jesieni. Nie jest znana dokładna struktura związku, czy związków odpowiedzialnych za zatrucie, wiadomo tylko, że są to pochodne tryptaminy, związki o strukturze podobnej do serotoniny. Takie substancje* zakłócają syntezę, wydzielanie i dystrybucję tego hormonu w mózgu, czemu towarzyszą silne wrażenia synestezyjne, bogate halucynacje, głównie wzrokowe i słuchowe, oraz szerokie spektrum silnych doznań od ekstazy do paranoi. Do tego obowiązująca nazwa zatrucia jest trudna do wymówienia: ichthyoallyeinotoxism. Przypadki zatruć wiąże się z kilkunastoma gatunkami ryb żyjących  w strefie tropikalnej.

Sarpa_salpa pośród ulubionych traw morskich. Źródło: nurkomania, autor zdjęcia: Andrzej Martin Kasiński

Świadectwa zatruć mają bogatą historię. Sarpa salpa była – dla tych zatruć właśnie – rybą poszukiwaną od najdawniejszych czasów, efekty posiłków z tej ryby opisywał Pliniusz Starszy. Z kolei Mulloidichthys samoensis aka M. flavolineatus cieszył się szacunkiem boskiej ryby na Hawajach i wyspach Polinezji. Dzisiaj popularność psychodelicznych ryb nie jest już tak wielka, być może dlatego że na czarnym rynku dostępne są inne specyfiki zapewniające zbliżone doznania. Są to przede wszystkim LSD i DMT i psylocybina.

Mulloidichthys samoensis. Źródło: Cook islands biodiversity

W przeciwieństwie do współczesnych zamienników, psychodeliczna przygoda po zjedzeniu ryby zaczyna się mdłościami i wymiotami. Przyspieszenie akcji serca, suchość w ustach i drżenie stanowią kolejny etap, a po paru godzinach od spożycia pojawiają się halucynacje. Objawy trwają zwykle powyżej doby, a po upływie tego czasu, przez wiele dni mogą występować spontaniczne reminiscencje we śnie a nawet na jawie. Doświadczeni psychonauci doceniają unikalne efekty takiego zatrucia, jednak w sytuacji gdy „wycieczka” nie jest zaplanowana, intensywne halucynacje mogą wywołać silne stany lękowe i takie przypadki zdarzają się do dzisiaj.

Zainteresowanych uniknięciem (bądź nie) takiej przygody informuję, że niezwykłym efektom sprzyja zjedzenie potrawy przyrządzonej z ryby nie pozbawionej głowy, a wysoka temperatura nie eliminuje toksyny.

Tomasz Kijewski

Zdjęcie w nagłówku: Psychedelic fish part II © Phil Sadler

* Szlaki serotoninowe stanowią rzecz jasna przedmiot zainteresowania psychiatrii.

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

L. de Haro, P. Pommier; Hallucinatory Fish Poisoning (Ichthyoallyeinotoxism): Two Case Reports From the Western Mediterranean and Literature Review; Clinical Toxicology 2006

K. Bellassoued i inni: Neurotoxicity in rats induced by the poisonous dreamfish (Sarpa salpa); Pharmaceutical Biology 2015

K. Bellassoued i inni: Seasonal variation of Sarpa salpa fish toxicity, as related to phytoplankton consumption, accumulation of heavy metals, lipids peroxidation level in fish tissues and toxicity upon mice; Environmental monitoring and assessment 2013

L. Orsolini i inni: Psychedelic Fauna for Psychonaut Hunters: A Mini-Review; Frontiers in psychiatry 2018

Ryba w laboratorium

Badania w dziedzinie biologii nie byłyby możliwe bez prowadzenia eksperymentów na żywych organizmach. Ta praktyka dotyczy także ryb, o czym wielokrotnie mogliście się przekonać czytając ten blog. Często prowadzi się badania polegające na obserwacji ciekawych zachowań, na przykład reakcji na obecność lustra, albo strategii rozrodczych. Inne cele przyświecają badaniom reakcji wybranych gatunków modelowych na zmiany środowiska, lub poznawaniu meandrów ewolucji i relacji rodzinnych w grupach gatunków. Osobną gałęzią badań z wykorzystaniem ryb (i zwierząt w ogóle) jest poznawanie mechanizmów molekularnych, czyli działania organizmów, tkanek oraz komórek, jak również badanie zaburzeń tych mechanizmów. Do tego celu wykorzystuje się gatunki łatwe w hodowli, a nie zaszkodzi jeśli mają jakieś specjalne właściwości. Bywa też, że zwierzęta takie hoduje się w celu wzmocnienia pewnych cech, na przykład istnieją rody szczurów, które mają silne skłonności do nowotworzenia. Coraz częściej zwierzęta laboratoryjne poddawane są celowanym modyfikacjom genetycznym nadającym im specjalnych właściwości niezbędnych do realizacji zadań badawczych.

Pośród ryb jednym z najpowszechniejszych gatuków laboratoryjnych jest doceniany także przez akwarystów, naturalnie występujący w południowej Azji, danio pręgowany, Danio rerio, po angielsku zwany Zebrafish. Wybór tego gatunku nie był zupełnie przypadkowy, gdyż jest to rybka niewielka i łatwa w hodowli, rozwój przejrzystego zarodka trwa 42 godziny, a po 4 miesiącach życia rybki zabiera się do rozmnażania.

Danio rerio forma dzika. Zdjecie pochodzi z serwisu akwariumdomowe.pl

Już w latach 20. ubiegłego wieku biolodzy doceniali danio jako dobry model do badań, jednak dopiero w latach 60. powstał na Uniwersytecie Oregon ośrodek specjalizujący się w hodowli i badaniach tej ryby, Zebrafish International Resource Center (ZIRC) . W tym ośrodku sklonowano Danio jako jednego z pierwszych klonowań kręgowców (1981). Wykorzystując doświadczenie i hodowlane linie z Oregonu, od lat 90 prowadzono na całym świecie liczne doświadczenia oparte na indukcji losowych mutacji, a brytyjski Instytut Sangera uzyskał w 2011 roku kompletną sekwencję DNA tych ryb.

Zebrafish Genome Project i liczne szczepy mutantów o interesujących właściwościach umocniły pozycję tego gatunku wśród biologów molekularnych. Trudno jest policzyć w jak wielu pracach badawczych z tej obszernej dziedziny posługiwano się danio, ale odkąd stały się osiągalne techniki precyzyjnej edycji genów (CRISPR/Cas9), lista tych prac wydłuża się w postępie geometrycznym.

Czteromilimetrowej długości larwy danio. U góry dzika forma, na dole mutant Bleached Blond. Wikimedia

Posłużę się tylko jednym przykładem, który pozwoli wam uzmysłowić sobie postęp medycyny związany z modyfikacjami genetycznymi zwierząt laboratoryjnych.
Kilka miesięcy temu ogłoszono sukces w leczeniu rzadkiej choroby genetycznej, która dotknęła pewnego chłopca z USA. Po ukończeniu 10 roku życia ten młody piłkarz zaczął słabnąć. Jego kończyny puchły jak gąbki, płuca i jama osierdzia wypełniały się płynem, dzieciak po dwóch latach choroby żył jedynie dzięki stałemu podłączeniu do aparatury medycznej, a jego stan systematycznie się pogarszał. Wszystko przez mutację w genie ARAF odpowiedzialną za nadmierny wzrost i nieszczelność naczyń limfatycznych. Co ciekawe, mutacja ta nie została odziedziczona, tylko spontanicznie powstała na wczesnym etapie życia płodowego chłopca. Ponieważ gen ten jest zlokalizowany na chromosomie X, nie było możliwości skompensowania błędu, bo jako chłopiec, dysponuje on tylko jednym takim chromosomem.

Po dwóch latach nierównej walki z chorobą chłopiec trafił na oddział paliatywny i tylko dr Hakonarson z Filadelfii odważył się walczyć, chociaż czasu było bardzo mało. Przeprowadził on modyfikację genetyczną Danio, wczepiając do zapłodnionych jaj gen ARAF z defektem jaki stał się przyczyną choroby chłopca. Ród powstałych w ten sposób ryb ujawniających objawy choroby, traktowany był rozmaitymi lekami, by w jak najkrótszym czasie znaleźć cień szansy na odwrócenie skutków mutacji. I takim lekiem okazał się lek stosowany w terapii zaawansowanego czerniaka, trametinib. Wniosek Hakonarsona przeszedł procedury prawne i FDA zezwoliło na podjęcie terapii u chłopca. Po trzech miesiącach pacjent nie wymagał już maski tlenowej, a dwa lata po kuracji jego układ limfatyczny funkcjonuje niemal normalnie, zaś chłopiec wrócił do aktywności sportowej.

Produkt inżynierii genetycznej. Młodociany osobnik, którego tkanki świecą światłem w różnych barwach. © Paquet Rockefeller University

Łatwość obserwowania rozwoju zarodkowego i larwalnego Danio dała tej rybce ogromną wartość naukową w badaniach embriologicznych i histologicznych. Także w tych przypadkach posłużono się modyfikacjami genetycznymi i to w zakresie który wzbudziłby bezbrzeżny podziw u biologów sprzed kilku dekad. Otóż do genomu Danio wmontowano geny kodujące białka fluoroscencyjne i uczyniono to z taką precyzją, że różne tkanki są wybarwione na rozmaite kolory. Dzięki temu można rejestrować nie tylko stany, które wymagają zabicia zwierzęcia, ale obserwuje się procesy w czasie rzeczywistym, podążając za procesem rozwojowym danego osobnika, nawet jeśli wymaga to anestezji i obserwacji pod mikroskopem. Można też sprawdzać jaki dokładnie wpływ na rozwój organizmu wywierają rozmaite lekarstwa bądź toksyny*.

Brainbow zebrafish. Odmiana w której barwniki ujawniają się w towarzystwie wybranych białek charakterystycznych dla różnych struktur mózgowych.

Wspomniałem wyżej, że na atrakcyjność organizmu modelowego mają wpływ także moce specjalne, którymi ewolucja obdarzyła dany gatunek. Do sukcesu danio dołożyła się zdolność do regeneracji układu nerwowego, serca, a także np. płetw. Możliwość obserwowania na żywo sekwencji zdarzeń: podziałów i migracji komórek w odtwarzającym się narządzie, jak również łatwość identyfikacji włączanych i wyłączanych genów jest w tych dziedzinach nauki nie do przecenienia.

Stworzono również taką odmianę danio, która produkuje fluorescencyjne białka w trzech podstawowych kolorach w skórze. Co więcej – każdy z tych kolorów ulega ekspresji na losowym ale stałym poziomie, więc ryba działa jak wyświetlacz RGB z komórkami w roli pikseli. Naukowcy z Duke University, którzy opracowali tę metodę, zaobserwowali 70 różnych kolorów, ale wierzę że liczba odcieni będzie wzrastać 😉

Danio skinbow oraz powiększenie komórek jego skóry. Wikimedia

Ta barwna mozaika pozwala obserwować co dzieje się podczas leczenia urazów, gdy komórki przemieszczają się oraz dzielą na potęgę by załatać ranę. W przyszłości będzie można korzystać z dobrodziejstw przyspieszonej regeneracji lub hodować narządy zamienne. I ta mała, niedorzecznie kolorowa rybka, danio pręgowany odmiany skinbow, będzie miała swój mały udział w tym cudzie.

Genetyczna modyfikacja białkami fluorescencyjnymi, w swojej pierwszej edycji z 1999 roku**, zaowocowała także sukcesem komercyjnym. Na początku XXIw. zarejestrowano „glo-fish”, czyli świecącą w ciemności odmianę Danio jako rybę akwarystyczną i od tego czasu bywa spotykana w domowych akwariach na całym świecie. Mały problem z hodowlą tych rybek polega na tym, że partnerzy nie zmodyfikowani stosują wobec nich politykę apartheidu i zwyczajnie nie chcą się trzeć. Na szczęście krzyżówki glo-fish x glo-fish zachodzą bez przeszkód.

Tomasz Kijewski

Warianty akwarystycznej odmiany glo-fish . Akwa-mania.mud

* Zastanawialiście się kiedyś, dlaczego na tak dużej liczbie leków widnieje zakaz podawania dzieciom? Otóż właśnie dlatego, że istnieje niebezpieczeństwo zaburzenia procesów towarzyszących dorastaniu, a mało kto prowadzi badania kliniczne z udziałem dzieci.

** Odmiana Glo-fish powstała w Singapurze

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

D. Li i inni: ARAF recurrent mutation causes central conducting lymphatic anomaly treatable with a MEK inhibitor; Nature Medicine 2019

K. Koltowska: A zebrafsh genetic model enables an invaluable discovery: a lifesaving treatment for a lymphatic anomaly; Lab Animal, Nature 2019

N.G. Holtzman i inni: Learning to Fish with Genetics: A Primer on the Vertebrate Model Danio rerio; Genetics 2016

J. Bradbury: Small Fish, Big Science; PLOS Biology 2004

O danio i jego roli w nauce można napisać znacznie więcej i pewnie jeszcze wrócę do tego tematu. Bądź co bądź, pubmed wyświetla ponad 10000 publikacji na pytanie „zebrafish model”. Niecierpliwym polecam ten wpis.

Zdjęcie w nagłówku przedstawia pokój hodowlany w Basic Sciences division at the Fred Hutchinson Cancer Research Center (FHCRC) in Seattle, Washington i pochodzi z notki blogowej Andrew Mathewsona

Sześć punktów

Dowody wskazują na to, że obecnie stoimy w obliczu szóstego masowego wymierania Ziemi, a wskaźniki wymierania rosną z dnia na dzień. W oceanach żyje wiele unikalnych organizmów, w tym największy – płetwal błękitny oraz nieprzeliczone rzesze fitoplanktonu produkującego połowę tlenu atmosferycznego. Ocean jest ekosystemem pełnym żywych i kolorowych istot funkcjonujących w sieci złożonych zależności. Stanowi źródło utrzymania i pożywienia dla  miliardów ludzi oraz ważny czynnik kształtujący klimat. Jest jednak również wykorzystywany jako największe wysypisko śmieci, a połów ryb i innych organizmów morskich odbywa się w ogromnym tempie. Musimy zdawać sobie sprawę, że nie posiadamy pełnej wiedzy na temat złożoności oceanicznych ekosystemów i niejednokrotnie byliśmy i będziemy zaskakiwani niepożądanymi efektami naszych działań.

Oto sześć największych problemów, przed którymi obecnie stoją ryby w naszych oceanach.



1. Przełowienie

Bez względu na to, czy chodzi o przemysł spożywczy, czy akwarystyczny, przełowienie stanowi poważne zagrożenie dla ryb w Oceanie. Przełowienie zagraża nie tylko konkretnym gatunkom, ale ma również bezpośredni wpływ na inne gatunki w sieci pokarmowej. Tak stało się z dorszem w latach 90 ubiegłego wieku przy wschodnich wybrzeżach Kanady. Do dziś nie udało się w pełni przywrócić populacji tego gatunku. Niektóre metody połowu, takie jak trałowanie denne, same w sobie są destrukcyjne poprzez niszczenie siedlisk. Osobnym i ogromnym problemem jest przyłów, którego wielkość szacuje się w skali globalnej na blisko 27 milionów ton ryb – zabijanych przypadkiem i wyrzucanych za burtę. Na to nakłada się kłusownictwo w obszarach lub okresach chronionych. Do walki z tym procederem zaangażowano między innymi albatrosy, które wyposażone są w plecaki z GPS i czujnikami sygnałów radarowych. Jeżeli w miejscu gdzie połowy są zakazane wykryje się taki sygnał, do akcji wkraczają służby mundurowe.

Wielkość połowów dorsza w Nowej Funlandii © Philippe Rekacewicz, Emmanuelle Bournay, UNEP/GRID-Arendal  http://www.grida.no/resources/6067

2. Zakwaszenie oceanu

Ocean pochłania do jednej trzeciej CO2, który emitujemy na całym świecie. W ciągu ostatnich 200 lat stężenie dwutlenku węgla znacznie wzrosło i w tym czasie pH wód powierzchniowych oceanu spadło o 0,1 pH. Może to brzmieć skromnie, ale w rzeczywistości odpowiada to 30% wzrostowi kwasowości. Powoduje to, że jony węglanowe są mniej obfite, a są one niezbędnym budulcem muszli morskich i szkieletów planktonu oraz  koralowców. Załamanie produkcji pierwotnej realizowanej przez fitoplankton może mieć katastrofalne skutki dla całej biosfery. Proces ten ma również bezpośredni wpływ na ryby poprzez wpływ na ich zmysły.

3. Ghost Fishing

Zjawisko dla którego nie znalazłem polskiej nazwy ma miejsce, gdy stary sprzęt połowowy zostanie zgubiony lub wyrzucony i nadal łapie ryby i inne istoty morskie. Dryfujące sieci mogą wywołać łańcuch obrażeń lub śmierci, gdy zaplączą się w nie mniejsze zwierzęta, a większe drapieżniki będą próbowały je zjeść. Sugestie dotyczące zapobiegania „ghost fishing” obejmują akcje oczyszczania wód, sprzęt ulegający biodegradacji, a także programy zachęcające rybaków do recyklingu narzędzi lub programy skupu używanego sprzętu.

4. Plastik

Każdego roku do oceanu trafia od 1,15 do 2,41 miliona ton plastiku. Great Pacific Garbage Patch, wyspa śmieci na Oceanie Spokojnym zajmuje powierzchnię trzy razy większą od Francji. Zwierzęta zaplątują się i dławią tymi odpadami, plastik dusi i niszczy koralowce i gąbki. Polimery zawierają niebezpieczne substancje takie jak BPA, a dodatkowo akumulują związki niepolarne, w tym także zanieczyszczenia chemiczne występujące w środowisku w niegroźnych stężeniach. Ulegając ciągłemu rozkładowi, w wyniku czego powstają mikroplastiki, wprowadzają te substancje do łańcucha pokarmowego, w tym do gatunków, które ludzie lubią łapać i jeść.

5. Nieodpowiedzialna hodowla ryb

Ponieważ coraz więcej ludzi zamieszkuje Ziemię, zapotrzebowanie na żywność jest większe, a jedną z odpowiedzi jest jak najszybsze wyhodowanie jak największej liczby ryb. Hodowle często polegają w dużej mierze na lekach i są źródłem nadmiernych składników odżywczych z resztek sztucznego pokarmu dla ryb i odchodów. Może to mieć destrukcyjny wpływ na naturalne siedliska morskie poprzez eutrofizację. Osobnym niebezpieczeństwem jest przypadkowe uwolnienie ryb hodowlanych, które niszczą rodzime stada i przenoszą choroby.

Hodowla łososi w Norwegii. Zdjecie z dmomeny publicznej Wikimedia; © Brataffe

6. Niszczenie siedlisk

W ciągu ostatniego stulecia średnia temperatura wód powierzchniowych wzrosła o około 0,1 stopnia Celsjusza. Chociaż może to nie brzmieć dobitnie, sytuacja przyczyniła się do bielenia koralowców. Jest to zjawisko, w którym koralowce poddane stresowi cieplnemu wydalają symbiotyczne glony. Glony te są niezbędne do utrzymania koralowców przy życiu, a ich utrata obniża odporność raf koralowych i prowadzi do ich obumierania wraz z całym ekosystemem od bakterii po rekiny. Inne rzeczy przyczyniające się do niszczenia siedlisk to zagospodarowanie wybrzeży, zanieczyszczenie (na przykład spływ ścieków, nawozów lub wycieki ropy), wycinanie lasów namorzynowych w celu hodowli krewetek oraz trałowanie głębinowe. Wraz ze wzrostem niszczenia siedlisk ubywa miejsc do życia dla ryb, co prowadzi do załamania się ekosystemów. Dlatego organizacje międzynarodowe i poszczególne kraje otaczają ścisłą ochroną wybrane obszary oceanu.

Mapa oceanicznych obszarów chronionych

Co możesz zrobić?

Chociaż możesz czuć się całkiem nieswojo po usłyszeniu o wielu różnych zagrożeniach, jakie łowią na naszej powierzchni oceanu, istnieje wiele pozytywnych zmian, które są wprowadzane przez rządy na całym świecie. Na niektórych obszarach wprowadzono zakazy połowów, na przykład na Hawajach, które obecnie proponują wprowadzenie zakazu połowów wszystkich ryb akwariowych. ONZ wspiera i nadzoruje tworzenie kolejnych obszarów chronionych przed ludzką działalnością.
 Zmiany, które możesz wprowadzić indywidualnie, obejmują:

Zmniejsz ślad węglowy

Ogranicz zużycia plastiku

Dbaj by ryby które jesz były pozyskiwane w sposób etyczny i zrównoważony

Nie ignoruj ani nie powiększaj zaśmiecenia plaż.

Kupuj tylko ryby akwariowe wyhodowane w niewoli

Głosuj na polityków dostrzegających problemy ekologiczne

Wspieraj organizacje ochrony przyrody, które pracują nad ocaleniem naszych oceanów

Tomasz Kijewski

Źródło:

Artykuł powstał na podstawie notki, która ukazała się w lipcu na blogu  Marine Conservation Institute z Seattle.

Zdjęcie w nagłówku pochodzi z artykułu w The eecologist

Deus ex machina

Propagula: minimalna liczba osobników danego gatunku, która umożliwia skolonizowanie wyspy. [wikipedia]

Tytuł dzisiejszej notki może i jest trochę na wyrost, chociaż opisywane zjawisko, choć traktowane z pobłażliwością, stanowi dogodne wyjaśnienie przypadków kolonizacji nowych akwenów przez ryby. Nie ma problemu gdy są to zbiorniki mające choćby w przeszłości kontakt siecią cieków wodnych. Jednak szacuje się, że spośród 300 miliardów zbiorników wodnych na świecie, 99% ma powierzchnię poniżej 100m2 i nie są połączone z innymi wodami, stanowiąc odpowiedniki odizolowanych wysp na oceanie. Większość z nich to zbiorniki okresowe, w których co roku dochodzi do likwidacji większości lub wszystkich wodnych gatunków.

Przyznać trzeba, że obecność wielu gatunków ryb oraz innych wodnych istot w odizolowanych jeziorach jest trudna do wytłumaczenia. Owszem, część z nich jest w stanie przewędrować po lądzie jak czyni to łaziec, ale są one w mniejszości. Szczególnie trudne do wyjaśnienia są przypadki gatunków pochodzących z odległych rejonów, jak to ma miejsce z gołomianką w Bajkale.

Idea przypadkowego transferu jaj bądź larw ryb przez ptactwo wodne ma tradycję sięgającą XIXw. gdy czołowi przyrodnicy epoki Darwin, Wallalce i Lyell niemal jednocześnie zaproponowali taki mechanizm. Hipoteza wydaje się rzetelna: ikra jest otoczona substancją, która ma chronić lęg przed drapieżnikami, mikroorganizmami i wysychaniem. I jest to substancja lepka, więc istnieje sposobność by przylepiała się do ptaków czy innych ziemno-wodnych zwierząt, przez które jest przenoszona na znaczne niekiedy dystanse. Do dziś jest to jedyne dostępne wyjaśnienie faktu, że znajduje się ryby w około 70% jeziorek które powinny być niezasiedlone. Oczywiście nie należy pomijać możliwego wpływu ludzi, którzy świadomie lub nieświadomie przyczyniają się do rozprzestrzeniania rozmaitych gatunków nawet na duże odległości, ale istnieje wiele danych wskazujących na to, że migracje rozmaitych ryb odbyły się bez udziału człowieka.

Jest tylko jeden problem z transferem ikry drogą powietrzną, i tym problemem zajęli się nie tylko ichtiolodzy i ornitolodzy, ale też filozofowie nauki. O ile bowiem ten sposób wydaje się jedynym logicznym wyjaśnieniem dystrybucji licznych gatunków, do niedawna nie został zaobserwowany ani nie przeprowadzano eksperymentów na ten temat. Pozostaje więc swoistym deus ex machina w sytuacjach nie dających się wyjaśnić innymi mechanizmami.

Zostawmy filozofów w ich zadumaniu i przyjrzyjmy się rybom. Naukowcy opisują co najmniej kilkadziesiąt gatunków, których dystrybucja wskazuje na przemieszczanie się drogą powietrzną. Oto Horadandia atukorali, niewielka rybka, która jeszcze kilkadziesiąt lat temu znana była jako endemit ze Sri Lanki. Preferuje mniej zasolone bagna mangrowe, kanały i pola ryżowe. W ostatnich dziesięcioleciach zaobserwowano występowanie tej ryby w odizolowanych jeziorkach pośród równin południowych Indii.

Horadandia atukorali Zdjęcie z serwisu seriouslyfish

Inne gatunki z Indii, Puntius vittatus i Aplocheilus blocki, podczas pory monsunów pojawiają się w okresowych jeziorkach, ale tylko w takich, które odwiedzane są przez liczne gatunki ptactwa.

Zdjęcie pochodzi z serwisu myfish.org

Afrykańska pielęgnica (Tilapia) Alcolapia grahami pojawiła się w ciągu kilkudziesięciu lat w nowych odizolowanych siedliskach za sprawą pelikanów, które karmią młode rybami złapanymi w oddalonych od gniazd rejonach. Zaobserwowano – i to jest pierwszy dowód obserwacyjny dla tego zjawiska – że niektórym ze złapanych ryb udaje się umknąć z worków pelikanów podczas karmienia.

Alcolapia grahami Zdjęcie pochodzi z serwisu Fishbase

Drugi dowód na udział ptaków w dystrybucji gatunków ryb został opisany w tegorocznym artykule, który ukazał się w czasopiśmie Ecology. I przyznać należy, że jest to mechanizm dość ekstremalny. Rzecz dotyczy ryb z rzędu karpieńcokształtnych z rodziny strumieniakowatych. Kilku przedstawicieli tej grupy mieliście okazję już poznać we wcześniejszych notkach. Bohaterami dzisiejszej notki są Austrolebias minuano i Cynopoecilus fulgens z Ameryki południowej i jak przystało na strumieniaki – są ekstremistami. Nie tyle chodzi o to że ptaki takie jak łabędzie przenoszą ich ikrę z miejsca na miejsce, ale o sposób w jaki są transportowane.

Cynopoecilus fulgens Zdjęcie pochodzi z serwisu palo-alto.ca.us

Na ślad fenomenu natrafili ekolodzy, którzy zajmowali się badaniem udziału zwierząt w rozsiewaniu roślin. Z przyjemnością wyobrażam sobie ekscytację jakiej doświadczyli gdy grudki jakie znaleźli w ekskrementach łabędzi okazały się ikrą ryb. Niezwłocznie przeprowadzili serię eksperymentów karmiąc ptaki odmierzonymi porcjami ikry, by odebrać ją z drugiego końca łabędzi i sprawdzić żywotność. Eksperyment wykazał, że ikra wyżej wymienionych gatunków strumieniaków jest w stanie przeżyć podróż przez trakt trawienny łabędzia, gdyż skromny jeden procent podanych ptakom ziaren ikry przeszedł pomyślnie rozwój, co w oczywisty sposób pozwala tym rybom na rozprzestrzenianie się drogą gastryczno – powietrzną. Co za niesamowite istoty!

Tomasz Kijewski

Zdjęcie w nagłówku: Austrolebias minuano pochodzi z serwisu fishbase.

Ryby z tej rodziny opisane są w notkach:

Zagrzebka – Najszybciej dojrzewający kręgowiec

Kryptolebias samolub i kosmita

Cyprinodon diabolis ryba z piekła rodem

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

P.E. Hirsh i inni: Colonizing Islands of water on dry land—on the passive dispersal of fish eggs by birds; Fish and Fisheries 2018 

J.A. Downing i inni: The global abundance and size distribution of lakes, ponds, and impoundments; Limnology and Oceanography 2006

K.C. Gopi, C. Radhakrishnan: Waterbird-mediated chance-dispersal of fishes: a natural process affecting range of distribution and biogeography of fishes; Rec. zool. Surv. India 2007

M. Coverdale i I. Parker: Pelicans transporting fish between Rift Valley Lakes; Scopus 2011

C. Reynolds i inni: The role of waterbirds in the dispersal of aquatic alien and invasive species; Diversity and Distributions 2015

G.G. Silva i inni: Killifish eggs can disperse via gut passage through waterfowl; 2019

Ciguatera

Tydzień temu pisałem o zakwitach sinic i ich skutkach, dzisiaj dalej będę straszył.

Szóstego sierpnia 2010 roku szesnastoletnia kobieta i jej matka zgłosiły się na oddział ratunkowy z biegunką, oszołomieniem i mrowieniem po zjedzeniu barakudy kupionej na targu rybnym w Queens, Nowy York. Kilka godzin później czterech dodatkowych członków rodziny (trzech mężczyzn i jedna kobieta), którzy jedli tę samą rybę, zgłosiło mrowienie w kończynach. Lekarze szybko zaczęli podejrzewać rybę, której próbki niezwłocznie posłano do analiz, gdzie stwierdzono obecność ciguatoksyn. Służby sanitarne nakazały wycofać barrakudę z handlu. Mimo to w ciągu kolejnego miesiąca zarejestrowano jeszcze siedem przypadków powiązanych z dwoma źródłami ryb tego gatunku, a w kolejnych miesiącach aż do lipca 2011 – 28 przypadków związanych ze spożyciem barrakudy bądź groupera. Liczba tych zachorowań przewyższyła nieznacznie liczbę podobnych przypadków zarejestrowanych w ciągu poprzedniej dekady.

Barrakuda podczas posiłku. Zdjęcie pochodzi w Wikipedii, źródłem jest NOAA

Szacunkowo 50 tys. osób rocznie* na całym świecie ulega zatruciu ciguatoksynami (to grupa co najmniej pięciu związków wielopierścieniowych), które można spotkać w mięsie nawet 400 gatunków ryb, takich jak lucjan, granik, barrakuda, ale też łososie i makrele. Co prawda większość zatruć ma miejsce w Azji, Australii i na Karaibach, ale też na Wyspach Kanaryjskich czy w Hiszpanii nie są czymś wyjątkowym. Jednak zmiany morskich ekosystemów i globalizacja rynku stwarzają okoliczności do zatrucia potencjalnie w dowolnym miejscu świata. W Europie zagrożone są głównie rejony południowozachodnie, w szczególności Makaronezja (Znaliście tę nazwę? Dla mnie to zaskoczenie.) Także w Niemczech obserwuje się od kilkunastu do dwudziestu zatruć rocznie.

Makrela. Zdjęcie pochodzi z Wikipedii, autorem jest Hans Hillewaert

Epidemiologia zatruć ciguatoksynami jest dosyć trudna, gdyż nie każda z podejrzanych ryb (a właściwie znakomita ich mniejszość) nosi w sobie niebezpieczny ładunek. Słusznie domyślacie się, że ryby stają się toksyczne dzięki akumulacji toksyn w łańcuchu pokarmowym. Winowajcą okazują się mikroskopijne organizmy, skądinąd całkiem ładne – bruzdnice z rodzaju Gambierdiscus. Te glony zwykły grać pozytywną rolę w morskich ekosystemach, jako pierwotni producenci materii oraz tlenu. Jednak w zmieniających się warunkach ich populacje przechodzą eksplozyjny rozwój, tworząc tzw. czerwone zakwity lub opanowując martwe rafy koralowe. Nadmiar tych organizmów w diecie drobnych roślinożerców skutkuje zwiększaniem się stężenia toksyn na każdym z ogniw łańcucha pokarmowego w procesie biomagnifikacji.

Bruzdnica, która jest sprawcą zamieszania.

Profilaktyka tych zatruć sprowadza się do monitorowania łowisk pod kątem występowania zakwitów, a w wydaniu konsumenckim – na unikaniu zjadania dużych (starych) ryb drapieżnych. Sztuki ważące mniej niż 3kg nie zdążyły na ogół zgromadzić toksyny w ilości zagrażającej zdrowiu. Mieszkańcy Nowej Kaledonii i Vanuatu jedzą ryby aż zaczną pojawiać się symptomy, a wtedy na jakiś czas zmieniają dietę. 

Czerwone zakwity bruzdnic pojawiają się w wodach ciepłych. © Flickr User AJC1

* Szacuje się, że raportowane bądź poprawnie zdiagnozowane jest nawet mniej niż 20% zatruć, szczególnie gdy miały one łagodny przebieg.

Tomasz Kijewski

Na zdjęciu w nagłówku grouper Itajara goliat, który jest jednym z wektorów zatrucia u ludzi. Zdjęcie pochodzi z Wikipedii, ryba z Georgia Aquarium, a autorem jest Diliff

Jeśli chcesz wiedzieć więcej:

  • Dickey R.W. i Plakas S.M.; Ciguatera: A public health perspective; Toxicon 2009
  • P. Estavez i inni: Emerging Marine Biotoxins in Seafood from European Coasts: Incidence and Analytical Challenges; Foods 2019
  • I. Bravo i inni: Ciguatera-Causing Dinoflagellate Gambierdiscus spp. (Dinophyceae) in a Subtropical Region of North Atlantic Ocean (Canary Islands): Morphological Characterization and Biogeography.; Toxins (Basel) 2019
  • Radke E.G. i inni; Epidemiology of Ciguatera in Florida; The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene 2015
  • Warto też przeszukać serwis Medscape. To rzetelne i przyjazne dla laika źródło wiedzy medycznej.