Một cuộc cách mạng xanh hơn - Phần 2

Tôi đã quan tâm đến cá ăn cỏ vì mức độ dinh dưỡng thấp của chúng và ít / không yêu cầu đối với cá đánh bắt tự nhiên trong chế độ ăn của chúng, nhưng phát hiện này nhấn mạnh nhu cầu khám phá những gì rong biển thực sự có thể làm đối với hệ thống miễn dịch của cá ăn cỏ. Chúng có nhận được ít phản ứng miễn dịch hơn vì chúng ăn rong biển hàng ngày không?

Hình 1: Cá dìa đốm ( Siganus fuscescens ). Ảnh: Valentin Thepot

Chọn một loài cá có triển vọng

Dựa trên những hiểu biết đó, tương đối dễ dàng để đưa ra mục tiêu của thử nghiệm cho ăn đầu tiên mà tôi đã thực hiện trong thời kỳ tiến sĩ của mình: 1) để kiểm tra càng nhiều loài rong biển càng tốt (trong số> 11.000 loài rong biển) để tìm ra loài hoạt động tốt nhất và 2) sàng lọc chúng về khả năng kích thích miễn dịch của chúng ở một loài cá ăn cỏ biển: cá dìa đốm Siganus fuscescens .

Tôi đã chọn làm việc trên loài cá đặc biệt này vì mức độ dinh dưỡng thấp của nó, nhưng nó cũng có thịt trắng ngon và giống như các loài cá dìa khác, có khả năng tạo ra các axit béo không bão hòa cao chuỗi dài (omega-3) từ chất béo chuỗi ngắn các axit. Vì vậy, không giống như các loài ăn thịt (như cá hồi và cá vược), nó không cần bột cá và dầu cá trong chế độ ăn. S. fuscescens cũng có phạm vi địa lý rộng rãi ở Ấn-Tây Thái Bình Dương, vì nó được tìm thấy từ phía bắc của Nhật Bản đến phía nam của Úc, và do đó có thể chịu được nhiệt độ từ 17 ° C đến 31 ° C. Sự ấm lên của các đại dương do biến đổi khí hậu đã và đang gây áp lực lên những người nuôi cá trồng các loài ôn đới có biên độ nhiệt hạn chế. Sự mạnh mẽ của S. fuscescens Liên quan đến một số hậu quả của biến đổi khí hậu là một lý do khác khiến tôi muốn làm việc với loài này.

Trong thử nghiệm đó, tôi đã điều tra 11 loài rong biển thuộc ba nhóm (họ Rhodophyceae, họ Chlorophyceae và họ Phaeophyceae), được thu thập quanh Sunshine Coast hoặc được nuôi bởi Nhóm nghiên cứu rong biển USC tại Trung tâm nghiên cứu đảo Bribie, nơi tôi đã xây dựng thiết lập thử nghiệm của mình và đã tiến hành tất cả các thử nghiệm cho ăn của tôi (Hình 1). Trong thử nghiệm đó, tôi cũng so sánh các chất bổ sung rong biển khác nhau với các sản phẩm mà tôi gặp trong tìm kiếm tài liệu của mình và được sử dụng thương mại hoặc ở cấp độ nghiên cứu để thúc đẩy khả năng miễn dịch của cá: β-glucan (Hilyses), natri alginate, astaxanthin ( Haematococcus pluvialis ) và tảo xoắn ( Arthrospira platensis ).

Tất cả các chất bổ sung đã được thêm khô, ở mức 3% trọng lượng trong thức ăn viên cho cá bán sẵn trên thị trường (Native Range, Ridley) và được cho cá dìa ăn ở mức 3% trọng lượng cơ thể mỗi ngày, hai lần một ngày. Sau hai tuần cho ăn, cá được thu hoạch, mổ bụng và lấy máu để đánh giá phản ứng miễn dịch bẩm sinh của chúng. Hệ thống miễn dịch bẩm sinh là tuyến phòng thủ đầu tiên ở động vật, và ở động vật có xương sống ở tuổi thứ 7 như cá, hệ thống miễn dịch thích ứng thường chậm chạp, mất vài tuần để đạt được hiệu lực đầy đủ. Vì lý do này, hệ thống miễn dịch bẩm sinh là tuyến phòng thủ quan trọng của cá khi các tác nhân gây bệnh đã được các tế bào miễn dịch của cá nhận biết.

Đáp ứng miễn dịch

Trong máu của cá, tôi đánh giá hoạt tính lysozyme (loại enzym thích tiêu diệt vi khuẩn gram dương), hoạt động thực bào (đại thực bào và các tế bào khác có khả năng hấp thụ và tiêu diệt kháng nguyên), hoạt tính tan huyết (~ 35 protein trong máu tạo thành một phức hợp màng tấn công trên bề mặt tế bào của kháng nguyên do đó vô hiệu hóa chúng) và hoạt động bùng nổ hô hấp của bạch cầu (tế bào bạch cầu tạo ra các hợp chất gây độc tế bào để tiêu diệt kháng nguyên).

Trong số bốn thông số miễn dịch bẩm sinh quan tâm, phản ứng có ý nghĩa nhất được quan sát đối với hoạt động tan máu (Hình 2), với cá được cho ăn rong biển đỏ Asparagopsis taxiformis và rong biển nâu Dictyota intermedia. Những con này cho thấy hoạt tính tan huyết của chúng tăng gấp bốn lần và gấp hai lần so với cá đối chứng ( Thépot và cộng sự , 2021 b). Kết quả này với A. taxiformis là một dấu hiệu rõ ràng về hiệu lực của loài này, nhưng nếu một chất kích thích miễn dịch tự nhiên được sử dụng cho mục đích thương mại thì nó sẽ không có bất kỳ tác động bất lợi nào đến sự tăng trưởng và tỷ lệ chuyển hóa thức ăn của cá.

Một thử nghiệm tiếp theo

Đây là lý do tại sao trong lần thử nghiệm tiếp theo, tôi sử dụng rong biển này và chiết xuất metanolic của nó để kiểm tra xem 1) thực phẩm bổ sung có bất kỳ tác dụng tăng trưởng hoặc hiệu quả thực phẩm nào không và nếu 2) chiết xuất methanolic với hoạt chất sinh học rong biển đậm đặc có thể tốt hơn rong biển khô. Để làm như vậy, tôi đã lai tạo và nuôi S. fuscescens bằng cách sử dụng các quy trình nuôi ấu trùng biển tiêu chuẩn thích nghi để có cá con (2g; Hình 3), chúng sẽ lớn nhanh và trên đó tôi có thể kiểm tra hai điểm trên. Bởi vì khi chúng ta nói về chất bổ sung chế độ ăn uống, liều lượng cũng phải được xem xét, đây là lý do tại sao trong thử nghiệm thứ hai đó, tôi quyết định khám phá 1,5 phần trăm (nửa liều), 3 phần trăm (cùng liều với thử nghiệm đầu tiên) và 6 phần trăm (liều gấp đôi) .

Sau bốn tuần sử dụng các chế độ ăn khác nhau với 3% trọng lượng cơ thể mỗi ngày, S. fuscescens cá con được bổ sung chế độ ăn chiết xuất A. taxiformis liều gấp đôi vượt trội hơn các cá khác về cả tốc độ tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn ( Thépot và cộng sự, 2021c ; Hình 3).

Hình 2: Hoạt động tan huyết (bên trái) của cá được cho ăn chế độ ăn có bổ sung các loại rong biển và chất kích thích miễn dịch khác nhau (các dấu hoa thị cho thấy ý nghĩa thống kê).

Hình 3: S. fuscescens con non (1 tháng tuổi; trái) và tốc độ tăng trưởng cụ thể (a) và tỷ lệ chuyển hóa thức ăn (b) của S. fuscescens con non được cho ăn khô A. taxiformis ('whole': W), A. taxiformis methanolic chiết xuất ('Chiết xuất': E) và sinh khối còn lại từ quá trình chiết xuất ('Dư lượng ": R) ở mức 1,5%, 3% và 6% trong chế độ ăn uống.

Từ hai thử nghiệm đó, tôi biết rằng chất bổ sung A. taxiformis có thể thúc đẩy sự tăng trưởng và cải thiện hiệu quả sử dụng thức ăn và phản ứng miễn dịch của cá dìa đốm. Đến giai đoạn đó, tôi đã tự hỏi liệu những kết quả đó có phải dành riêng cho cá dìa đốm hay không. Tôi có nhận được phản ứng tương tự ở một loài cá hoàn toàn khác, có thể là loài ăn thịt nước ngọt ôn đới không?

Mặc dù các ấn phẩm khoa học là đơn vị tiền tệ thông thường trong giới học thuật, dự án này cũng đã tạo ra hai bằng sáng chế quốc tế, một về đặc tính tăng cường miễn dịch của A. taxiformis ở cá và một về tác dụng thúc đẩy tăng trưởng của nó

Chuyển sang cá hồi

Nhiều câu hỏi hơn bằng nhiều thử nghiệm hơn! Vì vậy, với suy nghĩ đó, thử nghiệm cho ăn cuối cùng trong quá trình tiến sĩ của tôi đã điều tra tác dụng chế độ ăn uống của các chất bổ sung A. taxiformis (khô và chiết xuất) ở cá hồi Đại Tây Dương ( Salmo salar ).

Tôi nhận thấy rằng, sau bốn tuần cho cá hồi ăn rong biển với ba chế độ ăn bổ sung rong biển, cá nặng hơn đáng kể so với cá đối chứng (Thépot và cộng sự , 2022 ) và điều này đặc biệt đúng đối với cá ăn rong biển liều lượng gấp đôi. trích xuất (Hình 4). Mặc dù thấp hơn so với cá đối chứng, các chất bổ sung rong biển không có tác động có ý nghĩa thống kê đến FCR của cá.

Hình 4: Tăng trọng tương đối, lượng thức ăn ăn vào và FCR (trên cùng) của cá hồi Đại Tây Dương được cho ăn theo chế độ ăn kiểm soát không bổ sung ('Kiểm soát'), lipopolysaccharide từ E. coli ('LPS' ở mức 0,01%), A. taxiformis như toàn bộ rong biển ( 'Toàn bộ' với 3% bao gồm) dưới dạng chiết xuất ('Chiết xuất' ở 3%) và chiết xuất liều gấp đôi ('Chiết xuất × 2'). Hoạt động tan huyết của cá hồi Đại Tây Dương được cho ăn các chế độ ăn khác nhau trong 2 và 4 tuần (giữa).

Cá dìa đốm vị thành niên. Ảnh: Valentin Thepot

Mặc dù các ấn phẩm khoa học là đơn vị tiền tệ thông thường trong giới học thuật, dự án này cũng đã tạo ra hai bằng sáng chế quốc tế, một về đặc tính tăng cường miễn dịch của A. taxiformis ở cá và một về tác dụng thúc đẩy tăng trưởng của nó. Những điều này đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết lập quan hệ đối tác hợp tác với một trong những doanh nghiệp nuôi trồng thủy sản quan trọng nhất của Úc. Bằng sáng chế cũng được nộp vì bất kể tác động tích cực rõ ràng của A. taxiformis đối với cá trong dự án này, cũng phải có động cơ kinh tế rõ ràng cho việc sử dụng công nghệ này trên quy mô lớn.

Kết luận

Hành trình tiến sĩ này cực kỳ bổ ích, với nhiều ấn phẩm (khoa học và bằng sáng chế) nhưng yếu tố bổ ích nhất là có thể chiếu sáng hai giải pháp tiềm năng - cá biển ở mức độ nhiệt đới thấp và các thành phần chức năng của rong biển - cho hai vấn đề quan trọng trong nuôi trồng thủy sản : 1) phụ thuộc vào các nguyên liệu có nguồn gốc tự nhiên cho thức ăn thủy sản và 2) dịch bệnh.

Chúng ta chỉ có một hành tinh, với nguồn tài nguyên có hạn và được kết nối, vì vậy tôi hy vọng sẽ thấy nhiều nghiên cứu và quan tâm thương mại hơn trong việc sử dụng rong biển làm thành phần chức năng cho cá nuôi và trong việc phát triển các loài cá ứng cử viên nuôi trồng thủy sản nhiệt đới thấp mới.

Về phần mình, tôi vẫn đang làm việc với Siganus spp. và giúp đỡ các đồng nghiệp ở nước ngoài, bao gồm cả ở Indonesia, trong dự án của Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế Australia ' Đẩy nhanh sự phát triển nghề nuôi cá vây tay ở Campuchia thông qua hợp tác nghiên cứu Nam-Nam với Indonesia '.

Tôi đang trong quá trình chuyển đổi từ học viện để tham gia Hội đồng Đất đai Anindilyakwa trên Groote Eylandt hẻo lánh ở Lãnh thổ phía Bắc. Với cương vị là điều phối viên nuôi trồng thủy sản, tôi sẽ giúp phát triển ngành nuôi trồng thủy sản bền vững để tạo điều kiện chuyển đổi từ hoạt động khai thác sang một giải pháp lâu dài hơn cho cộng đồng vùng sâu vùng xa này. Tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu các loài sinh vật biển khác nhau, bao gồm cả rong biển, để tiếp tục trên con đường cải thiện năng suất và dấu ấn môi trường của ngành công nghiệp này. Cuối cùng thì tôi muốn làm cho cuộc cách mạng màu xanh lam này trở thành một cuộc cách mạng xanh hơn.