Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Øresten – fiskens sorte boks – holder også øje med stofskiftet

Et internationalt forskerteam har for første gang påvist, at øresten hos fisk gemmer information om fiskens stofskifte. Analyser af gamle og nye øresten kan derved give ny viden om, hvordan forskellige arter af fisk tilpasser sig nye forhold – herunder klimaforandringer.

18.01.2019 | Peter Bondo

Danske forskere har nu vist, at fisk som disse torsk svømmer rundt med et indre fitness ur, der løbende logger information om fiskens stofskifte. Informationen er gemt kalken i fiskens øresten og kan bruges til at få ny viden om, hvordan ændringer i havmiljøet påvirker fiskens stofskifte og adfærd. Foto: Peter Grønkjær

Fiskens fitness-ur. Kulstoffet i fiskens øresten kommer fra to kilder. Det kommer dels fra vandet i form af opløst uorganisk kulstof (blå kugler) og dels fra den føde, der forbrændes som en del af fiskens stofskifte (røde kugler). Kulstof fra de to kilder blandes i fiskens blod. Når fiskens stofskifter stiger vil andelen af kulstof fra føden stige – der bliver flere ”røde kugler” - i det blod, der leverer kulstoffet til ørestenen i fiskens indre øre. På den måde lagrer ørestenens vækstlag løbende information om fiskens stofskifte i form af den såkaldte delta 13C værdi. Illustration: Ming Tsung-Chung.

Fisk svømmer rundt med kalkstrukturer i deres indre øre. De såkaldte otolitter, eller øresten på dansk, hjælper bl.a. fisken til at kende forskel på op og ned, bestemme farten på svømning og meget andet.

Det er kulstof, i form af CO2, og calcium fra blodet, der opbygger ørestenene. Men kulstof findes på flere former – eller som flere isotoper - bl.a. den lidt tungere 13C og den lidt lettere 12C.

Forskerteamet ledet af Aarhus-forskere har nu vist, at sammensætningen af de to isotoper i fiskens øresten afslører om fisken har haft pulsen oppe eller har slappet af. På samme måde som et fitness ur holder øje med og gemmer information om vores aktivitetsniveau.

Øresten som fiskens fitness-ur

Kulstoffet i kalken kommer fra to kilder: fra det vand fisken svømmer i og fra den føde fisken forbrænder for at skaffe sig energi. Kulstoffet fra begge kilder blander sig i fiskens blod, før noget af det ender som kalk i ørestenen.

Ved omhyggelige analyser af kalken i ørestenene kan forskerne afgøre, hvor stort et kulstof-bidrag, der kommer fra henholdsvis fra fiskens føde og fra vandet. Det skyldes, at de to kilder har forskellige ratioer af den tunge og lette kulstof isotop. Vand har typisk en såkaldt delta 13C værdi på 0 promille, mens den tilsvarende værdi for føden er omkring -20 promille. Hvis delta 13C værdien i ørestenens kulstof er -5 promille, svarer det altså til at 25% af kulstoffet kommer fra føden.

Forskerne har nu koblet variationerne i kulstofbidraget til fiskens stofskifte. Når fiskens stofskifte stiger, f.eks. ved at fisken svømmer i varmere vand eller er mere aktiv, forbrænder fisken mere føde og andelen af kulstof fra føden stiger i ørestenen.

Et skatkammer af data

Øresten bygges op som træringe i et træ. Hver lille tilvækst på ørestenen afspejler hvor meget fisken er vokset og som i træer fortæller ringene, hvor mange år en fisk har levet. Og disse data forbliver i ørestenen også efter fisken er død.

Ved nu at analysere 13C værdien i de enkelte vækstlag, kan forskerne se tilbage på, hvordan den enkelte fisks stofskifte har ændret sig måned for måned gennem fiskens liv. Faktisk kan forskerne nu analysere hvordan f.eks. sæsonvariationer i temperatur, føde og fiskens adfærd har påvirket fiskens stofskifte.

”Vores nye opdagelse bliver nøglen til et skatkammer af nye oplysninger,” siger lektor Peter Grønkjær, Institut for Bioscience, Aarhus Universitet, der er bagmanden bag de data, der i dag offentliggøres i tidsskriftet Communications Biology der hører under Nature.

Tidlige har forskerne været henvist til at lave eksperimenter i kunstige opstillinger i laboratoriet og udarbejde teoretiske modeller for stofskiftet hos fisk. Forhold, der har gjort det helt umuligt at simulere naturlige forhold.

”Nu kan vi kan pludselig måle og forstå, hvordan fisk påvirkes og tilpasser sig ændringer i miljøet, hvor meget den skal æde for at have energi nok til at svømme rundt, vokse og formere sig. Vi kan pludselig lave meget bedre modeller for hvad der sker med fiskene, når miljøet ændrer sig,” forklarer Peter Grønkjær.

Lange tidsserier

Forskere har siden 1890’erne taget øresten ud af fisk for at aldersbestemme og måle den årlige vækst hos fiskene.

De forskere, der for mere end 100 år siden tog ørestene ud og gemte dem i små brune papirposer i arkiverne på forskningsinstitutionerne, havde næppe forestillet sig, at de samme øresten nu i dag kan bidrage med ny stor indsigt i fisks liv og levned.

Men det er ikke blot disse arkiver, der rummer en guldgrube af viden om fiskenes liv. Det er muligt at finde meget gamle øresten i eksempelvis køkkenmøddinger. Og selv disse øresten, der har flere tusinde år på bagen, gemmer på kulstof-signalet, der afslører fiskens stofskifte.

”Viden om fiskenes stofskifte under tidligere forhold, der var meget andersledes end i dag, kan bruges til at spå om fremtiden. Vi får en meget bedre viden om, hvad der vil ske med forskellige fiskebestande, når havet bliver varmere i fremtiden,” fortæller Peter Grønkjær.

Hans forskergruppe har allerede kastet sig over øresten fra Grønlandske torsk, der er tilgængelige i en ubrudt række fra 1926. Forhåbentlig kan forskerne inden for et par år komme med atter en vigtig brik til forståelsen af puslespillet om fremtidens havmiljø.

Yderligere oplysninger:

Lektor Peter Grønkjær, Institut for Bioscience, Aarhus Universitet. Tlf.: +45 2338 2177; mail: peter.groenkjaer@bios.au.dk

Læs den videnskabelige artikel her: https://www.nature.com/commsbio/

DOI: 10.1038/s42003-018-0266-5

Offentligheden / Pressen