Nyhetsartikkel

Ekstremt tilpasningsdyktig fiskesperm

Publisert 17.11.2017

Ikke bare trives stingsilda like godt til havs som i innsjøer, men spermen kan aktiveres både i saltvann og i ferskvann. Det er for en superkraft å regne i fiskenes verden.

Stingsilda er ekstremt tilpasningsdyktig. Foto: Anna Mazzarella / UiO.
Stingsilda er ekstremt tilpasningsdyktig. Foto: Anna Mazzarella / UiO.

De fleste fisk er best tilpasset enten et liv i havet, eller et liv i ferskvann. 

Men så har vi den trepiggete stingsilda. Opprinnelig er den en marin art, men da isen trakk seg tilbake etter forrige istid svømte den innover i elvene. Og da landet hevet seg etter istiden, ble noen av stingsildene avskåret fra havet for godt. I flere tusen år har mange stingsildspopulasjoner derfor tilpasset seg et liv som ferskvannsfisk. Og det er ikke bare-bare, for utfordringene i ferskvann er nemlig helt motsatt fra utfordringene i saltvann. 

 

Må unngå å bli en svømmende spekesild

I saltvann vil vann strømme fra blodet og ut i vannet på grunn av osmose (se faktaboks), og fisken må ha tilpasninger for å unngå å bli en svømmende spekesild. I ferskvann vil derimot vann strømme inn i blodet fra vannet, og fisken må ha tilpasninger for å unngå å svelle opp som en vannballong. Dette kalles osmoregulering, og er livsviktig for all fisk.

Til tross for dette klarer ferskvannsstingsild seg fremdeles godt i saltvann. Og saltvannsstingsild klarer seg fint i ferskvann uten at den tilsynelatende blir nevneverdig stresset av det, til tross for at den ikke har hatt noen årtusener på å tilpasse seg.

– Stingsilda er som ei mus, den klarer seg overalt, sier Annette Taugbøl, som jobber som forsker i NINA og samtidig sluttfører doktorgraden på stingsild på Universitetet i Oslo.

 

Spermen aktiveres av riktig saltinnhold

Nå har Taugbøl og kollegaer ved Universitetet i Oslo og Naturhistorisk museum avdekket at spermen til stingsilda til og med kan aktiveres både i ferskvann og i saltvann. 
Det er imponerende, for saltinnholdet i vannet utgjør ofte en barriere for formering. Fisk har som regel ytre befruktning, og egg og sperm er derfor avhengig av å overleve også utenfor kroppen før befruktning. I tillegg må spermcellene også ha en mekanisme for å kun aktiviseres ved parring, slik at de fortsatt har energi igjen når egget skal nås for å sikre neste generasjon. Det er nemlig slik at for de fleste ferskvannsfisk vil ikke spermen bli aktivisert før den kommer i kontakt med vann som har lavere saltinnhold enn i gonadene, som er kjertelen som lager kjønnsceller, tilsvarende testikler hos mennesker. Og motsatt, for en saltvannsfisk vil derimot ikke spermen bli aktiv før den sprutes ut i vann med høyere saltinnhold, altså saltvann.

For å finne ut av om aktivisering av spermier kunne være en reproduktiv barriere mellom salt og ferskvannspopulasjoner av stingsild fanget forskerne stingsild fra både saltvann og ferskvann, og tok de med seg i laboratoriet. Der hadde de tanker med a) saltvannsfisk i saltvann, b) ferskvannsfisk i ferskvann c) ferskvannsfisk som hadde vokst opp i saltvann holdt i saltvann d) ferskvannsfisk plassert i saltvann henholdsvis to og sju dager. Deretter tok de ut sperm fra fisken, og sammenlignet svømmeevnen til spermen i både ferskvann og saltvann.

Annette Taugbøl og Anna Mazzarella spruter ulike saltvannsløsninger over egg før og etter befruktning for å undersøke om sperm fra ferskvannsstingsild og saltvannsstingsild blir aktivisert i ferskvann og saltvann. Fotograf: Arthur Bass.

Mens saltvannsstingsildas sperm var like aktiv i saltvann som i ferskvann, var ferskvannsstingsilda sin sperm kun aktiv i ferskvann. Dette er også i tråd med en tidligere svensk studie, der spermen fra både saltvannsstingsild og ferskvannsstingsild kun ble aktivisert i sin egen salinitet. Men, når forskerne testet spermen fra den norske ferskvannsstingsilda som hadde fått tilbringe to eller sju dager i saltvannstanken, viste det seg at spermen i begge tilfeller var like aktiv i saltvann som i ferskvann. 

– Det er en ekstremt hurtig tilpasning. Trepigget stingsild må være en av de mest plastiske fiskene, sier Taugbøl.

Hun forteller at saltvann derfor sannsynligvis ikke utgjør en reproduktiv barriere for ferskvannsstingsild, og neppe er en begrensning for at ferskvannsstingsild igjen skal kunne kolonisere saltvann. 

 

Hvordan trives ferskvannsstingsilda fortsatt i saltvann?

Ofte er det kostnader, som for eksempel økt energibruk, knyttet til ulike egenskaper. Det vil si at dersom nytten av en egenskap ikke veier opp for kostnaden, så vil den over mange generasjoner gjerne forsvinne, fordi de individene som ikke har egenskapen vil få en fordel. 
I dag lever mange ferskvannspopulasjoner av stingsild i elver og innsjøer som ligger opp mot 300 meter over havet. Kunnskap om hastigheten på landhevingen etter forrige istid forteller oss da at det er mellom 6000 og 8000 år siden forfedrene til denne stingsilda levde i havet. Hvorfor har da ferskvannsstingsilda fortsatt evnen til å både svømme i og befrukte egg i saltvann, etter alle disse årene?

– Kanskje henger genene som koder for denne egenskapen sammen med egenskaper som har andre, nyttige funksjoner, men det trengs mer forskning på dette for å kunne si noe mer om hvordan trepigget stingsild har så plastisk fysiologi, sier Taugbøl. 

 

Osmotisk regulering

En fisk i saltvann har lavere konsentrasjon av salt i blodet enn vannet utenfor, og når vannet passerer gjennom munnen og over gjellene, vil vannmolekyler derfor strømme ut av blodet og ut i vannet ved osmose[link]. Den må derfor drikke saltvann for å erstatte vannet, og ha tilpasninger for å kvitte seg med overskuddet av salt. For eksempel produserer de lite urin ved at de har en nyre med relativt få, små nyrelegemer (glomeruli), og de fjerner salt via celler i gjellene som aktivt transporterer salt fra blodet og ut i vannet. 

En fisk i ferskvann har motsatt utfordring. Den har høyere konsentrasjon av salt i blodet enn vannet utenfor, og vannmolekyler vil derfor strømme inn i blodet fra vannet utenfor. Den må produsere mye urin, og har en nyre med mange store nyrelegemer, og den erstatter saltet som skilles ut via urinen ved hjelp av celler i gjellene som aktivt transporterer salter fra omgivelsene og inn i blodet.

 

Kontaktperson: Annette Taugbøl

Les mer: Taugbøl A, Mazzarella AB, Cramer ERA, Laskemoen T. 2017. Salinity-induced phenotypic plasticity in threespine stickleback sperm activation. Biology Letters 13 (10).

 

   Motta nyhetsbrev fra nina