研究人員正在培育無菌鮭魚魚苗孵化後可保持無菌狀態12週
包括來自NTNU的研究人員正在培育無細菌的魚苗。這比你想像的更重要。英格麗-巴克(Ingrid Bakke)說:”我們正在設法使魚苗在魚卵孵化後保持無菌狀態長達12週。”她是NTNU生物技術和食品科學系的一名教授。
這一發展為研究人員提供了關於細菌和魚類之間關係的寶貴見解。對它們之間的相互作用有了更深的了解,最終可能會產生防止魚類生病的方法。儘管仍然是一個遙遠的前景,但這可能對捕魚業、未來的食品安全和魚類本身的福祉產生深遠影響。
研究人員已經研究了細菌如何影響魚類的生長、基因和粘膜。
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挪威科技大學(NTNU)的研究人員已經能夠使鮭魚苗在孵化後保持無菌狀態長達12週之久。這些沒有細菌的魚苗有助於研究人員了解細菌是如何影響幼魚的,目的是幫助養殖的魚更加健康。
數以萬億計的細菌
細菌顯然會影響我們的健康,但不僅僅是以消極的方式。
只要我們在母親的子宮裡,我們的生活就受到保護,甚至可能沒有細菌,但這在我們出生後就結束了。一個人的身體通常包含許多萬億個細菌–那是一個由15個零組成的數字。這同樣適用於其他生物體。
“我們的許多細菌對於人體的運作是必要的。它們對我們免疫系統的發展是必要的,它們有助於消化並增加我們所吃食物的能量值。”巴克說:”它們保護我們免受疾病細菌的侵害,並產生我們需要的維生素。”
所有這些功能以及更多的功能幫助我們了解到更多關於我們的細菌朋友如何工作的重要性。
那麼,研究人員是如何進行這項研究的呢?
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挪威科技大學(NTNU)的研究人員正在無菌環境中培養鮭魚苗,這樣他們以後就可以將魚暴露在不同種類的細菌中,以觀察幼魚的情況。
來自模型系統的知識
巴克說:”我們對細菌如何影響宿主生物體的了解,很多都來自於模型系統的實驗。”
模型系統是指在研究生物過程時容易操作的生物體。大多數情況下,這些物種容易繁殖,維護成本低,有合理的長的生命週期,並且有容易操縱的遺傳特徵和其他有利的特徵。
研究人員尋找的具體特徵大多取決於他們想要研究的內容。斑馬魚、香蕉蠅以及不同種類的小鼠和大鼠是作為模型系統使用的最知名的物種之一。
Bakke和她的同事這次選擇了一個不同的物種: 大西洋鮭魚。
無細菌的鮭魚苗
鮭魚苗經歷了一個階段,在這個階段他們與一個叫做卵黃囊的袋子一起生活。這個卵黃囊為魚苗提供營養。
巴克說:”我們已經想出了一個模型系統,我們可以在整個12週的卵黃囊階段保持鮭魚苗的卵黃囊無細菌。”
魚類在卵子階段通常是沒有細菌的,但是一孵化出來就被細菌定植了。與所有其他鮭魚相比,這些培育的魚苗沒有天然的細菌群落。
研究人員在一個受保護的無菌環境中培育魚苗,這是製造無菌鮭魚苗的標準方法。該研究小組已經想出了一種對鮭魚卵和魚苗有效的方法。研究人員魚卵進行表面處理以保持其無菌,並將魚卵以及後來的魚苗放在無菌的水中。
知道如何創造無細菌的魚苗對該小組之後的研究是必要的。
鮭魚就像白板
無菌魚苗幾乎成了一種白板,研究人員可以在其中加入他們想要的細菌,然後看看到底會發生什麼,不受未知細菌的干擾。
“無細菌模型系統通常對理解細菌和宿主之間的相互作用很重要,”巴克說。”一個例子是了解腸道微生物群如何影響人類和其他哺乳動物的發育和健康”。
微生物群包括在我們整個身體或部分身體中發現的所有微生物。”我們可以使用我們定義的細菌和細菌群落,並調查宿主和細菌如何通過共同生活而受到影響,”Bakke說。
例如,研究人員可以調查哪些因素控制魚苗中的細菌菌群組成。然後,研究人員可能會影響魚體內的細菌組成,以避免負面的影響,或者他們可以引入良好的影響。
鮭魚魚苗很適合研究
在這方面,斑馬魚已被廣泛用作模型系統。但是鮭魚苗有一些特點,使它們特別適合。
魚苗階段足夠長,研究人員可以進行幾種類型的實驗。由於魚苗從卵黃囊中獲得營養,研究人員不需要添加可能含有微生物的魚飼料來干擾研究結果。作為獎勵,這些魚苗也很好看。
發現細菌影響鮭魚的皮膚粘液層
到目前為止,研究人員已經發表了一篇關於他們的發現的文章,但還有更多的文章要發表。在第一篇文章中,他們表明細菌影響了魚的皮膚粘液保護層。
鮭魚在其身體表面有一個保護性的粘液層。細菌的組成可能會影響這個粘液層的特性。沒有接觸到細菌的魚苗比接觸到研究人員特別挑選的細菌或來自湖泊的細菌的魚苗在身體外部形成的粘液層更薄。
細菌還能影響魚的脂肪儲備。接受來自湖泊的細菌的魚苗形成了更大的脂肪儲備。
研究員Catherine Taylor Nordgård是流變學方面的專家,她對覆蓋魚的粘液層的特性進行了描述。
打開了治療魚類的大門
研究人員的目標是了解哪些機制會影響魚在孵化後立即定植的細菌群落的組成。
巴克說:”我們正在研究細菌群落如何可能保護免受細菌感染,以及是否有可能影響魚苗的早期細菌定植。啟用這種益生菌治療將意味著研究人員可以向魚群中添加活的微生物以達到有益的效果,如更好的健康和生長。但是大規模的益生菌治療仍然是一個漫長的過程。”