Denne artikkelen er produsert og finansiert av NTNU - les mer.

Stabile bakteriesamfunn er bra for fisken og oppdretterne. Men hvordan får vi til det? Her er Madeleine Gundersen i laboratoriet under arbeidet med doktorgraden.
Stabile bakteriesamfunn er bra for fisken og oppdretterne. Men hvordan får vi til det? Her er Madeleine Gundersen i laboratoriet under arbeidet med doktorgraden.

Gunstige bakteriesamfunn kan hjelpe fiskeoppdrettere

Nye forskningsresultater kan være gode nyheter for fiskeoppdretterne, men også for jordbruket, kloakkrensing og kanskje din egen tarm.

Fisk har godt av å leve i vann med stabile, gunstige samfunn av bakterier. Men dette er vanskelig å få til. Ny forskning kan hjelpe oppdrettere et steg på veien.

– Slike gunstige bakteriesamfunn kan skapes når bakterienes miljø er stabile over tid, sier Madeleine Gundersen ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap på NTNU.

Gundersen har undersøkt hvordan forstyrrelser i miljøet til bakterier i vann påvirker sammensetningen av dem over tid. 

Madeleine S. Gundersen har undersøkt hvordan forstyrrelser påvirker bakteriesamfunn.
Madeleine S. Gundersen har undersøkt hvordan forstyrrelser påvirker bakteriesamfunn.

Oppdretterne fôrer også bakteriene

Bakterier er mikroskopiske organismer som finnes overalt. De bor sammen i såkalte bakterielle samfunn. Der samarbeider de, konkurrerer og deler på ressursene de har tilgjengelige.

En fiskeoppdretter mater derfor ikke bare fisken. De mater også de trillionene av bakterier som bor i vannet.

Bakteriene endrer miljøet sitt ved å omdanne forbindelser til nye produkter. Dette påvirker igjen hvilke typer bakterier som overlever i samfunnet.

Men forstyrrelser i miljøet kan bidra til en ugunstig bakterieflora i vannet. Det kan dermed påvirke fisken negativt.

– Dessverre er det vanskelig å oppnå stabile samfunn. Forstyrrelser som endring i fôring, vannføring og tilsetning av kjemikalier forstyrrer det, sier Gundersen.

Noe av målet med arbeidet hennes er altså å bidra til mer stabile samfunn gjennom å identifisere forstyrrende elementer.

Systemet påvirker fiskedød

Hun og kolleger studerte blant annet hvordan ulike systemer i landbasert oppdrett påvirker bakteriene i vannet rundt torsk.

– Vi fant at tradisjonelle anlegg for gjennomstrømning gjør bakterienes miljø ustabile. Det gir en høyere grad av uønskede bakteriesamfunn for fisken. Dette gir høyere fiskedødelighet. Men resirkulerende vannsystemer gir høyere bakteriell stabilitet, en mer gunstig bakterieflora og lavere fiskedødelighet, konstaterer Gundersen.

Forstyrrelser som endring i fôring, vannføring og tilsetning av kjemikalier gjør at bakteriesamfunn blir ustabile.
Forstyrrelser som endring i fôring, vannføring og tilsetning av kjemikalier gjør at bakteriesamfunn blir ustabile.

Naturlig utvalg og tilfeldigheter gir endringer

De grunnleggende mekanismene som driver endringene i bakteriesamfunnene, er dårlig forstått. Det som fører til endring, kan grovt deles inn i seleksjon og tilfeldige prosesser.

  • Seleksjon er det naturlige utvalget der de best tilpassede overlever hyppigere. Det drives ved at de bakteriene som er best tilpasset miljøet, formerer seg raskest. Slike prosesser kan vi forutsi.
  • Tilfeldige prosesser fører derimot til uforutsigbare svingninger i sammensetningen av bakterier. Vi må derfor forstå mer om hvordan forstyrrelser påvirker driverne for å forutsi hvordan bakteriesamfunn endres med dem.

Gundersen og kolleger undersøkte i laboratoriestudier hvordan forstyrrelser i ressurstilgang påvirket de to ulike prosessene for endring.

Fortynning ga mer seleksjon

I en av studiene fortynnet Gundersen og kollegaer bakteriesamfunnet gjentatte ganger over tid.

Under hver fortynning får bakteriene som blir igjen, øyeblikkelig økt ressurstilgang. Forskerne fant at slik gjentatt fortynning økte graden av seleksjon. Spesielt observerte de en seleksjon for hurtigvoksende bakterier.

– Slike hurtigvoksende bakterier er kjent for å være gode til å utnytte sitasjoner hvor ressurser er i overflod. Disse betingelsene med regulær ressursøkning la til rette for vekst av dem, sier Gundersen.

Antibiotika og bakterieinvasjon ga flere tilfeldigheter

I en annen studie undersøkte forskerne både effekten av antibiotika og effekten av invasjon i form av tilsetning av bakterier.

– I den studien invaderte vi samfunnet med en bakterie og brukte antibiotika for å fjerne den igjen. Antibiotikaen vi brukte, sprekker bakteriecellen. Slik frigjøres ressursene. Her var målet å forstå hvordan slik gradvis frigjøring av ressurser påvirker samfunnet.

Forskerne fant at dette gjorde det mer tilfeldig hvilke bakterier som blomstret opp etterpå.

– Vi tror kombinasjonen av gradvis frigjøring av ressurser fra døde antibiotika-sensitive bakterier la til rette for å lette seleksjonstrykket i samfunnet. Dette fordi flere nisjer ble åpne for kolonisering. Analysene våre viste at det var tilfeldig hvilke av de gjenlevende bakteriene som fylte disse nisjene, sier Gundersen.

Nyttig på flere felter

Funnene til Gundersen kan bidra til å utarbeide modeller. De kan forutsi hvordan bakteriesamfunn påvirkes av forstyrrelser.

Professor Olav Vadstein forteller at forskere har jobbet over 30 år med hvordan vi kan styre bakteriesamfunn slik at vi får gunstige samspill mellom bakterier og fisk.

Vadstein har vært Gundersens veileder ved Institutt for bioteknologi og matvitenskap på NTNU.

– Gjennom arbeidet sitt har hun utvidet forståelsen vår. Nå vet vi mer om betydningen av tilfeldige prosesser og hva som kan hindre invasjon av skadelige bakterier. Arbeidet hennes har gitt oss bredere og dypere forståelse, sier han.

Stabile bakteriesamfunn er altså gunstig for fiskeindustrien, men også for jordbruk, kloakkrensing og vår egen tarmhelse.

– Disse modellene vil derfor være til hjelp i tiden som kommer hvor klimaendringer, miljøforstyrrelser og endret livsstil øker graden av forstyrrelser i bakterienes miljø, sier Gundersen.

Modellene vil også være nyttige verktøy for fiskeindustrien, for en god  vannkvalitet vil sikre god fiskehelse og produksjon.

Referanser:

Madeleine S. Gundersen mfl.: The effect of periodic disturbances and carrying capacity on the significance of selection and drift in complex bacterial communities. ISME COMMUN. 1, 53, 2021. Doi.org/10.1038/s43705-021-00058-4

Madeleine S. Gundersen mfl.: The impact of phage treatment on bacterial community structure is negligible compared to antibiotics. Research Square, 2023. Doi.org/10.21203/rs.3.rs-3074836/v1 

Madeleine S. Gundersen mfl.: Aquaculture rearing systems induce no legacy effects in Atlantic cod larvae or their rearing water bacterial communities. Sci Rep 12, 19812, 2022. Doi.org/10.1038/s41598-022-24149-x

Powered by Labrador CMS