В течение многих лет исследователи водных ресурсов искали простой способ определить, когда дикая рыба находится в состоянии стресса. Теперь исследователи из Университета Гвельфа впервые показали, что ключевой гормон стресса, кортизол, медленно накапливается в рыбьей чешуе и остается там в течение нескольких недель.
Это открытие означает, что измерение уровня кортизола в чешуе может дать простой, минимально инвазивный взгляд на благополучие рыб, позволяя ученым лучше понять, как они справляются с изменениями в сельском хозяйстве, промышленности или биоразнообразии.
Кортизол является хорошо известным индикатором стресса и легко появляется в крови. Но анализы крови являются инвазивными и не дают хорошего признака длительного стресса, потому что уровни возвращаются к норме вскоре после стрессового события.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Conservation Physiology, профессора Николас Бернье и Фредерик Лаберж из отдела интегративной биологии Университета Джорджии показали, что кортизол накапливается в рыбьей чешуе гораздо медленнее, чем в крови, и остается там в течение нескольких недель.
Недавние исследования показали, что кортизол можно измерить в рыбьей чешуе, но они не смогли продемонстрировать, сколько времени требуется для накопления гормона в чешуе. Это важно знать, потому что простое действие ловля рыбы вызовет всплеск кортизола. Мы первыми показали, что кортизол медленно увеличивается в чешуе и остается повышенным в течение некоторого времени», - сказал Лаберж.
Подобно человеческим волосам и ногтям, чешуя рыб самой крупной и наиболее распространенной группы рыб не содержит живых клеток. Но поскольку чешуйки растут в слоях кожи, они находятся в постоянном контакте с телесными жидкостями, поддерживающими их питание, включая циркулирующий кортизол.
Исследовательская группа хотела лучше понять, сколько времени требуется кортизолу, чтобы накопиться в весах после длительного стресса, а затем рассеяться после окончания стресса. Они провели несколько экспериментов с золотыми рыбками в лабораторных условиях, подвергая их различным стрессовым факторам с разным интервалом времени, а затем позволяя им восстановиться в течение одной, двух или трех недель. Образцы крови и чешуи брались в периоды стресса и восстановления.
Команда обнаружила, что уровень кортизола в крови подскакивал в течение получаса после воздействия одного стрессора, а затем возвращался к норме в течение нескольких часов. В то время как содержание кортизола на весах не менялось в ответ на единичный стресс, повторяющийся ежедневный стресс создавал четкую характеристику на весах.
У рыб, которые подвергались повторяющемуся стрессу в течение нескольких недель, уровень кортизола в их чешуе со временем увеличивался, проявлялся в чешуе не менее 14 дней, а затем оставался высоким, медленно очищаясь от чешуи.
Даже у золотых рыбок, которым восстанавливались после стресса более трех недель, уровень кортизола в их чешуе оставался высоким.
«Одним из моментов, которые мы подчеркнули в нашей статье, является то, что чешуя ведет себя не так, как волосы и перья», - сказал Лаберж. «В волосах кортизол откладывается по мере роста волос и дает представление об уровне стресса в ретроспективе. Шкалы более динамичны. Гормоны могут накапливаться, а затем рассеиваться в чешуйках, но гораздо медленнее, чем в крови».
Команда также узнала, что чешуя, собранная вокруг горизонтальной срединной линии рыбы, показала самые высокие уровни кортизола, что позволяет предположить, что эта область лучше всего подходит для взятия проб чешуи для измерения этого важного гормона.
Хотя это исследование было проведено на золотых рыбках в лабораторных условиях, теперь команда начала аналогичные исследования на диких рыбах в речных условиях, чтобы определить, повышают ли неблагоприятные условия окружающей среды в естественных условиях уровень кортизола чешуи.
Исследователи ожидают, что накопление и выведение кортизола из чешуи будут различаться у разных видов рыб, так же как этот гормон по-разному накапливается в шерсти разных видов млекопитающих.
«Необходимо проделать большую работу, чтобы понять эти различия, а также сделать этот метод тестирования более простым, точным и менее инвазивным, используя как можно меньше весов», - сказал Бернье.
"Это все еще новая область исследований, но как у исследователей экологического природопользования, так и у специалистов по благополучию животных вызывает большой интерес тот факт, что чешуя может быть простым индикатором хронического стресса".