アルプスの川や湖には、数多くの水生無脊椎動物や魚が生息しています。しかし、これらの水は冷たく、ほとんどの水生生物はよく隠れているため、多くの人はそれらを見たことがありません。水生淡水システムの重要なメンバーであり、最高の捕食者はブラウン トラウト (Salmo trutta) です。 .
ブラウントラウトは、名前が示すように、ほとんどが茶色または灰色のようです。彼らの不可解な体色は、猛禽類やクマなどの陸生の捕食者から身を隠すために環境に溶け込むのに役立ちます.しかし、よく見ると、ブラウントラウトは単なる茶色ではなく、側面やひれの美しい斑点を含め、体全体に鮮やかな青、オレンジ、赤の模様が飾られていることに気付くでしょう。さらに、メスは淡い黄色から非常に明るい赤までさまざまな色の卵を産みます。
これらの色は、カロテノイドとも呼ばれる色素分子によるもので、パプリカ、ニンジン、紅葉、甲殻類によく見られます。マスは食物からカロテノイドを獲得するため、自分で合成することはできません。次に、これらの色素分子は、さまざまな体の部分に割り当てられます。トラウトは一年中カロテノイドを主に筋肉に蓄えています。これにより、食料品店で肉としてよく見かける典型的なオレンジ色になります。繁殖期には、カロテノイドが魚の皮と卵に再配分されます。これは、ガーナーと同僚がチヌーク サーモン (Oncorhynchus tshawytscha) で実証した例です。 )、同じ魚科の近縁種です。
カロテノイドの役割
カロテノイドは、動物にとって多くの有益な役割を果たします。それらは、フリーラジカルから組織を保護する抗酸化物質として機能し、免疫系と抗体の増殖を改善し、視力を高め、脊椎動物の胚の発達に重要です.さらに、これらの色素分子は、種内シグナル伝達にも使用できます。魚は赤い色でコミュニケーションをとることができます。これは、個体が体の装飾を通じて自分の質を示す繁殖期などに起こります。
孵化場では、カロテノイドを与えられた魚はより高い受精成功率を示した.しかし、そのようなサプリメント研究は、高濃度のカロテノイドが有毒になる可能性があることも教えてくれました.これが、私たちがブラウントラウトの自然個体群を使って作業し、メスが産卵前に卵に割り当てたカロテノイドを測定することにした理由です.任意の濃度のカロテノイドを使用して魚の餌に追加する代わりに、生態学的に関連する条件でカロテノイド濃度を測定しました.
以前の研究から、自然に獲得されたカロテノイドが環境汚染のストレス中の胚にとって重要であることはすでにわかっていました.この初期の研究は、どのタイプのカロテノイドが重要かを明らかにしました.ここでのこの研究では、これらの重要なカロテノイド (アスタキサンチン、カプサンチン、ルテイン、およびゼアキサンチン) を対象とし、卵中のそれらの含有量が、病原体による感染中にマスの胚を助けるかどうかをテストしました.魚は異なる組織間でカロテノイドを再配分できるため、母親の戦略を推測するために、母親の皮膚の赤み (皮膚に保存されているカロテノイドの尺度として) を測定し、クラッチへのカロテノイドの配分と比較しました。
私たちの実験
私たちの実験では、フィールドに出て、繁殖期に産卵場所で野生のブラウントラウトを捕まえました。すべての魚を孵化場に持ち込み、測定し、箱の中で人工光で写真を撮り、配偶子（卵と精子）を集めました。これらの配偶子はin vitroに使用されました 受精。ブラウントラウトは体外受精システムを持っているため、実験室で卵子と精子を混合して受精させることができます。
185家族を生産しました。両親は実験後、野生に放たれた。得られた 2,960 個の胚 (1 家族あたり 16 個の複製) を小さな容器で個別に飼育し、水で擬似処理するか、日和見細菌性魚病原体 Pseudomonas fluorescens と共に培養しました。 （治療および家族ごとに8つの胚が複製されます）。このバグは、過去に自然産卵したブラウントラウトの卵から分離され、私たちの研究室でストックとして保管されていました。 Wedekind 研究室でのこれまでの研究では、魚の胚に対して病原性の特徴を発達させることが示されました。
私たちの実験装置は、父親、母親、治療（ここではP. fluorescens）の影響を測定できるため、非常に強力です。 ）、および胚の応答または形質に関する卵中の化合物。孵化後10日まですべての胚を監視し、個々の生存、孵化までの時間、孵化時のサイズ、および孵化後の成長を記録しました。これらの重要なフィットネス特性は、産卵前の卵中のカロテノイドの初期濃度に関連付けられ、治療グループは対照群と対比されました.スイスのエコール ポリテクニック フェデラル ド ローザンヌ校の共同研究者は、定量的液体クロマトグラフィーと高分解能質量分析法を使用して、ブラウン トラウトの卵に含まれるカロテノイドの量を測定しました。
病原体感染時のトラウト胚にとって重要なアスタキサンチン
P.の感染。蛍光 胚の生存率が低下し、孵化までの時間が長くなり、孵化したばかりの子ガメが小さくなりました。カロテノイド化合物であるアスタキサンチンが卵の赤みを大きく左右することがわかりました。卵重もメスの大きさも、卵中のアスタキサンチン濃度と相関していませんでした。しかし、このカロテノイドは孵化後の成長と正の相関があり、魚の病原体に対する耐性を改善しました.
生態学的に適切な濃度の未受精卵中のアスタキサンチン濃度は、病原体感染中の胚にとって有益であったと結論付けることができます。アスタキサンチンは病原体の悪影響を軽減し、胚を保護する盾のように働きました.詳細なメカニズムはわかっていませんが、2 つの主な説明があります。(i) 胚が孵化すると、胚は突然、組織の過酸化を引き起こす可能性のある非常に高濃度の酸素にさらされます。孵化後に呼吸が始まると、幼虫は代謝の増加を示し、酸化ストレスのリスクが伴います。アスタキサンチンは、この敏感な時期に胚の抗酸化物質として働く可能性があります. (ii) アスタキサンチンは、病原体ストレスに対する免疫応答を高めることができます。免疫細胞と抗体の増殖をサポートします。アスタキサンチンは、胚がP. fluorescensに対する初期免疫応答を開始するのを助けるかもしれない (両方の説明については、こちらで詳しく説明しています。
それにもかかわらず、アスタキサンチンは病原体ストレス下の胚を助けましたが、すべての雌が卵に割り当てたカロテノイドの量を最大化するわけではないこともわかりました.雌が卵に割り当てたカロテノイドの数は、皮膚の赤みと負の相関がありました。女性は、カロテノイドに対する自身のニーズと子孫のサポートとの間でトレードオフを行っていると考えられます.ブラウン トラウトは反復産卵性です。つまり、一生のうちに数回産卵することができます。若いメスは、自分の生存のためにカロテノイドを必要とするため、卵にカロテノイドをあまり投資しない可能性があります.これはすべてジャーナル Oecologia で報告されています .私たちは現在、胚発生中のカロテノイド消費のメカニズムを調べています。次に冷たい川の近くでキャンプ、釣り、またはダイビングに行くときは、目にする可能性のある魚種の衣服に注意してください.赤い場合は、カロテノイドが原因である可能性が高く、何らかの目的があります.
研究、カロテノイドの母親の割り当てがブラウントラウトの細菌感染に対する耐性を高めるという研究は、最近ジャーナル Oecologia に掲載されました。 .
