Forscher der Oregon State University haben Vitamin B1 entdeckt, das von Mikroben in Flüssen produziert wird. Diese Erkenntnisse könnten Hoffnung für Lachspopulationen mit Vitaminmangel geben. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in Angewandte und Umweltmikrobiologie.
Die Autoren sagen, dass die Studie im kalifornischen Central Valley ein neues Teil eines wichtigen physiologischen Puzzles darstellt Chinook-Lachseine Schlüsselart, die im pazifischen Nordwesten und in Alaska eine bedeutende kulturelle, ökologische und wirtschaftliche Bedeutung hat.
Christopher Suffridge, leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung für Mikrobiologie am OSU College of Science, und die Doktorandin Kelly Shannon untersuchten die Konzentrationen von Thiamin und die mikrobiellen Gemeinschaften in Flüssen des Wassereinzugsgebiets des Sacramento River. Thiamin ist die Verbindung, die allgemein als Vitamin B1 bezeichnet wird und für die Zellfunktion aller lebenden Organismen von entscheidender Bedeutung ist.
„Diese Studie ist der erste Bericht über Thiaminverbindungen in Flüssen, in denen Lachse laichen, und den damit verbundenen Kiesen, in denen Lachse laichen“, sagte Suffridge. „Diese Thiaminquelle hat potenzielle Auswirkungen auf die Verringerung der gesundheitlichen Auswirkungen auf natürlich laichende Lachse, die unter einem Thiaminmangelkomplex leiden.“
Der Thiaminmangelkomplex (TDC), eine aufkommende Bedrohung für die Stabilität der Lachspopulationen an der Westküste, hat Auswirkungen auf Lachse und Forellen in Seesystemen im Nordosten Nordamerikas sowie auf Atlantische Lachse in der Ostsee.
Bei Chinook-Lachsen im Central Valley wurde kürzlich TDC diagnostiziert, stellen die Forscher fest. Betroffene weibliche Lachse, die zum Laichen in Flüsse und Bäche zurückkehren, können den Mangel an ihre Jungtiere weitergeben, die Probleme beim Schwimmen haben und eine hohe Sterblichkeitsrate aufweisen.
„In Kalifornien werden die meisten in Brütereien laichenden Chinook-Lachse mit Thiamin behandelt, um TDC zu verhindern“, sagte Suffridge. „Allerdings war bisher nicht bekannt, ob es in der Umwelt eine Thiaminquelle gibt, die möglicherweise natürlich laichende Lachse, die von TDC betroffen sind, retten könnte. Wir haben jetzt mikrobiell produziertes Thiamin in natürlichen Laichhabitaten von Lachsen identifiziert.“
„Es ist ein kompliziertes Thema“, fügte Shannon hinzu. „Der breitere Kontext ist, dass der Central Valley Chinook-Lachs sowie einige Lachspopulationen an anderen Orten aufgrund von Ernährungsumstellungen in ihren Futtergebieten einen Thiaminmangel entwickeln.“
Historisch gesehen, so Shannon, ernährten sich Central Valley Chinook-Lachse von einer abwechslungsreichen, gesunden Ernährung, die aus vielen verschiedenen Arten von Beutefischen bestand. Aber in den letzten Jahren haben Veränderungen im Meeresökosystem zu einem explosionsartigen Anstieg der nördlichen Sardellenpopulationen geführt, was bedeutet, dass sie zum Hauptnahrungsbestandteil von Lachsen geworden sind. Diese Ernährungsumstellung sei wahrscheinlich die Ursache für TDC, sagte er.
„Nördliche Sardellen sind reich an einem Enzym namens Thiaminase, das Thiamin abbaut“, sagte Shannon. „Als viele California Central Valley Chinook-Lachse zum Laichen bereit waren, ernährten sie sich von so vielen Sardellen, dass es ihnen aufgrund der Aktivität des Thiaminase-Enzyms in Sardellen an Thiamin mangelte.“
Die Ergebnisse der neuen Studie deuten darauf hin, dass Flusssedimente wahrscheinliche Quellen für mikrobielles Thiamin sind, das die frühen Lebensstadien von Chinook-Lachsen, die TDC erleben, ergänzen könnte, sagte er. Zukünftige Studien werden untersuchen, inwieweit die Aufnahme von Thiamin aus der Umwelt durch ausgewachsene Chinook-Lachse, ihre Bruteier und geschlüpften Jungfische die durch TDC verursachten negativen Gesundheitsfolgen lindern könnte.
„Es war nicht bekannt, ob das Vitamin überhaupt in Flüssen gemessen werden konnte, und die von uns gemessenen Thiaminkonzentrationen waren viel niedriger – mehr als eine Million Mal niedriger – als in einem Thiaminbad in Brütereien“, fügte Shannon hinzu. „Die Daten haben Auswirkungen auf die Lachsgesundheit, sind aber nicht konkret genug, um etwas Bestimmtes sagen zu können. Weitere Forschung ist nötig, um herauszufinden, welche Rolle das in der Umwelt enthaltene Thiamin spielen könnte, aber offensichtlich ist es ein wichtiger erster Schritt, zu erfahren, dass es vorhanden ist.“
An der Zusammenarbeit beteiligten sich Rick Colwell, Professor am OSU College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences, und Hailey Matthews, die im Juni 2023 ihren Abschluss am Oregon State Honors College machte.
An der Studie beteiligten sich außerdem Wissenschaftler der National Oceanic and Atmospheric Administration, der University of California, Davis, des Bronx Community College und des California Department of Water Resources.
Mehr Informationen:
Christopher P. Suffridge et al.: Zusammenhang zwischen der Verfügbarkeit von Thiamin und der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft in den Laichgebieten des Chinook-Lachs im Einzugsgebiet des Sacramento River, Angewandte und Umweltmikrobiologie (2023). DOI: 10.1128/aem.01760-23