科學(xué)家們對這種差異感到困惑，試圖了解保護銀鮭免受這些持久寄生蟲侵害的潛在機制。

在這方面，來自英國愛丁堡大學(xué)羅斯林研究所、英國斯特靈大學(xué)水產(chǎn)養(yǎng)殖研究所、西班牙圣地亞哥德孔波斯特拉大學(xué)、加拿大愛德華王子島大學(xué)、挪威Nofima AS、英國Benchmark Genetics和澳大利亞迪肯大學(xué)的科學(xué)家團隊利用單核RNA測序技術(shù)，表征了大西洋鮭魚（Salmo salar）和銀鮭魚（Oncorhynchus kisutch）對海虱（Lepeophtheirus salmonis）的細(xì)胞和分子反應(yīng)。

有害影響

海虱是一種寄生于魚皮膚和鰭上的寄生蟲，它會造成開放性傷口，引發(fā)感染，降低養(yǎng)殖魚的市場價值，并對野生鮭魚種群產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

目前已開發(fā)出多種療法來應(yīng)對大西洋鮭養(yǎng)殖業(yè)的海虱侵?jǐn)_，該行業(yè)每年因此損失超過 7 億英鎊，但這些療法通常既昂貴又無效。它們還會對環(huán)境造成危害并對動物福利產(chǎn)生負(fù)面影響。

銀鮭的優(yōu)勢：抵抗力的典范

與大西洋鮭的脆弱性不同，銀鮭對海虱具有顯著的天然抵抗力。受到攻擊時，銀鮭會產(chǎn)生快速有效的免疫反應(yīng)，將寄生蟲包裹并驅(qū)除。

為了解開這個復(fù)雜的生物謎題，研究人員采用了一種稱為單核 RNA 測序的尖端技術(shù)。這項強大的工具使科學(xué)家能夠分析大西洋鮭和銀鮭在面對海虱時皮膚內(nèi)單個細(xì)胞的基因活動。

通過檢查皮膚的不同層，包括表皮和真皮，研究人員發(fā)現(xiàn)了不同的細(xì)胞類型及其在免疫反應(yīng)中的具體作用。雖然兩種鮭魚都表現(xiàn)出一般的免疫和傷口愈合反應(yīng)，但銀鮭表現(xiàn)出明顯增強的反應(yīng)，主要集中在角質(zhì)形成細(xì)胞，即皮膚的主要細(xì)胞。

理解海虱抗藥性的突破

將兩種物種暴露于寄生蟲后，研究人員通過使用一種新型 RNA 測序技術(shù)分析皮膚樣本，研究了它們的反應(yīng)的細(xì)胞類型和基因表達(dá)模式，這種技術(shù)可以表征單個細(xì)胞中的基因表達(dá)。

通過分析這兩個物種暴露于海虱時單個細(xì)胞的基因活動，研究人員發(fā)現(xiàn)了多種因素的復(fù)雜相互作用，導(dǎo)致銀鮭具有驚人的抵抗力。

研究發(fā)現(xiàn)，兩種鮭魚都會對海虱感染產(chǎn)生免疫和傷口愈合反應(yīng)。然而，銀鮭的反應(yīng)明顯更強、更快，能有效地包裹和驅(qū)除寄生蟲。這種增強的反應(yīng)集中在角質(zhì)形成細(xì)胞上，角質(zhì)形成細(xì)胞是一種形成多層的特殊皮膚細(xì)胞。

角質(zhì)形成細(xì)胞在抵抗海虱中的作用

這項研究揭示了鮭魚皮膚角質(zhì)形成細(xì)胞層中令人著迷的層次結(jié)構(gòu)?；捉琴|(zhì)形成細(xì)胞是最深的一層，似乎可以協(xié)調(diào)中層和表層角質(zhì)形成細(xì)胞的行為。面對海虱時，這些角質(zhì)形成細(xì)胞會共同努力形成一道強大的屏障，最終導(dǎo)致寄生蟲脫落。

羅斯林研究所博士后研究員 Sarah Salisbury 博士表示：“我們能夠以前所未有的分辨率識別出導(dǎo)致銀鮭用來抵抗海虱的腫脹皮膚反應(yīng)的細(xì)胞類型，以及海虱在大西洋鮭中用來削弱這種宿主物種的細(xì)胞。這些見解為開發(fā)對抗這種毀滅性寄生蟲的變革性療法鋪平了道路。 ”

對鮭魚產(chǎn)業(yè)的影響

通過了解銀鮭抵抗海虱的分子機制，科學(xué)家確定了開發(fā)保護大西洋鮭的創(chuàng)新策略的潛在目標(biāo)。這些發(fā)現(xiàn)為生物技術(shù)干預(yù)打開了大門，可以增強大西洋鮭的免疫反應(yīng)，使其更能抵抗海虱的侵?jǐn)_。

研究小組表示，通過基因編輯，可能能夠針對大西洋鮭魚易感基因來增強其對海虱的抵抗力，以及增強銀鮭對寄生蟲的抵抗力。

實現(xiàn)可持續(xù)和合乎道德的鮭魚養(yǎng)殖業(yè)的道路很復(fù)雜，但這項研究代表了一項重大進步。通過利用大自然自身防御的力量，我們可以努力實現(xiàn)鮭魚養(yǎng)殖與海洋環(huán)境和諧共存的未來。

該研究由挪威海鮮產(chǎn)業(yè)研究基金 (FHF) 和生物技術(shù)與生物科學(xué)研究委員會 (BBSRC) 資助。