Muhammad Rahmad Royans doktorgradsarbeid viser at både daglengden og indre nivåer av kjønnshormoner kontrollerer fiskens reproduksjon ved å regulere antall gonadotrope celler i hypofysen.
Tidlig kjønnsmodning er et stort problem i intensivt lakseoppdrett. Under kjønnsmodningen reduseres veksten og overlevelse i sjø.
– Vi trenger en bedre forståelse av mekanismene for hvordan kjønnsmodning reguleres, sier Muhammad Rahmad Royan.
Studerte reguleringsmekanismer
Royan har studert hypofysen til den japanske risfisken, medaka. Det er en hyppig brukt modellorganisme.
Reproduksjon hos virveldyr er avhengig avsom stimulerer produksjon av egg- og sperm. Noen av disse kalles gonadotropiner og produseres av spesifikke celletyper i hypofysen, kalt gonadotroper.
– Siden gonadotroper er avgjørende for produksjonen av gonadotropiner, ønsket jeg å forstå mekanismene som påvirker antall gonadotroper.
3D-atlas av hypofysen ga svar
Royan har brukt medaka-fisken til å lage det første 3D-atlaset av en fiskehypofyse. Modellen viser hvor alle hypofyseceller er lokalisert og hvordan de er organisert.
– Studien viser at hypofysen kan justere produksjonen av gonadotropiner ved å justere antall gonadotroper, og at både daglengden og de indre nivåene av kjønnshormoner, som østradiol og testosteron, kontrollerer antallet gonadotroper. Det skjer ved at gonadotropene deler seg.
I tillegg oppdaget han at en annen celletype i hypofysen, tyrotroper, bidrar ved at de transformeres til gonadotroper.
– Til slutt fant jeg også en ny signalvei for sesongregulert reproduksjon hos fisk, der tyrotroper sender signaler til gonadotroper om å begå celledeling og dermed øke gonadotropinproduksjonen via en mellomcelletype kalt follikulostellatceller, forteller Royan.
Hvordan oppfatter fisken daglengde?
Doktorgradsarbeidet gir også innsikt i mulige effekter av lysforurensning og konstante lysregimer.
Vi vet at lysforurensning forstyrrer biologiske rytmer som migrasjon, reproduksjon og næringsinntak hos mange pattedyr og fugler, men vi vet ennå lite om effekten på fisk.
– Siden daglengde er en viktig pekepinn for å kunne synkronisere reproduksjon med gunstige miljøforhold, er det viktig å identifisere hvordan fisken oppfatter daglengden og kontrollerer reproduksjonen. De reguleringsmekanismene jeg har oppdaget hos medaka-fisken, kan kanskje finnes også hos andre fiskearter, og funnene mine antyder at det er en skadelig effekt av lysforurensning.
Problematisk med konstant lysregime
I naturen er atlantisk laks avhengig av et vintersignal med en periode med kortere daglengde, for å tilpasse seg et liv i sjøvann (smoltifisere).
– Mine funn antyder at lysforurensning kan forstyrre denne utviklingen og i stedet igangsette kjønnsmodning. Dermed blir laksen værende i eleven som såkalte dverghanner.
I akvakultur vil det kunne være problematisk å implementere konstant lysregime, selv om det opprinnelig er ment for å forsinke kjønnsmodning.
– I noen tilfeller har det vært observert moden fisk i merden, noe som antagelig skyldes en bimodal effekt av lysregimet, som også kan utløse modning.
Royans arbeid gir oss nye markører som kan brukes til å overvåke effekten av lysforurensning hos villfisk og tidlig kjønnsmodning hos oppdrettsfisk, i tillegg til å gi forskere en ny forståelse av hvordan sesongbasert reproduksjon reguleres hos fisk.