Djupdyk: Genanpassning hos fisk i ett förändrat klimat – var går fiskens smärtgräns och vår etikgräns?

Klimatkrisen gör att våra hav värms allt snabbare och utgör ett stort hot för marina djur och fiskar som snabbt tvingas anpassa sig till förändrade miljöförhållanden. Genmodifiering av fisk har tidigare använts inom fiskodling, men är det möjligt att använda genteknik för att skydda och stödja vilda arter? BalticWaters har dykt ner i forskningen kring Östersjöfiskens anpassningsförmåga till ett förändrat klimat och vilken roll gentekniken kan spela i denna process.

Hittills har debatten kring GMO-fiskar centrerats kring arter med kommersiell nytta, främst när det kommer till odling. Redan 1989 skapades den första genmodifierade laxen, kallad AquAdvantage, en variant av Atlantlax som växer dubbelt så snabbt som sina ”naturliga” gelikar. Den godkändes som livsmedel 2015 och blev 2017 den första GMO-fisken som sålts som mat. GMO-fisken, eller ”Frankenfish” som den kallas av kritikerna, ser ut som en typisk lax, men har en tillväxthormon-gen tagen från kungslax. Det kanske inte låter så farligt, men forskare är oroliga för vad det får för långvariga konsekvenser när människan experimenterar med genetiken.

”Det finns risk för att de transgena fiskarna sprids i naturen och det är viktigt att odlingen sker under kontrollerade former för att inte naturligt förekommande arter ska slås ut”, skriver forskarna Fredrik Sundström och Jörgen Johnsson i en rapport för Formas.

Summering av kanadensiska myndigheters bedömning av ekologiska risker med AquAdvantage lax. Data från Department of Fisheries and Oceans (DFO) som i november 2013.
Källa: Havs- och vattenmyndighetens rapport från 2017

Genforskning på Östersjösillen

I takt med att klimatkrisen förvärrats har frågan om genmodifiering eller kunskap kring arters genanpassning kan användas för att skydda eller hjälpa arter i det vilda vunnit allt större mark. Här har sillen seglat upp som ett intressant forskningsobjekt.

– Sillen har en omfattande verktygslåda med genvarianter som kan användas för anpassning. Man skulle kunna tänka sig att man med hjälp av kunskap från sillen kan gå in och manipulera arvsmassa hos andra vilda arter för att klara snabba miljöförändringar, berättar Leif Andersson, professor i funktionsgenomik vid Uppsala universitet.

– Vi hittade 13 markörer, men frekvensen av genvarianter var identisk bland alla prover. Jag drog då slutsatsen att vi inte kommer någonvart med de här metoderna.

Han blev så pass besviken att han tackade nej till en doktorandtjänst för att fortsätta forskningen

– Men fynden på sillen låg och gnagde i min hjärna alla de här åren, berättar Leif.

Ny teknik gör det möjligt att kartlägga sillens genetiska egenskaper

Sillen existerar i varierande förhållanden runtom i världen och det gör den högintressant för att undersöka just genetisk anpassning, eller epigenetik, som syftar på hur olika gener tar sig i uttryck.

– Mycket av den anpassning som sker bygger på genvarianter som varit under selektion under en lång tid, säger Leif.

Men vissa anpassningar har skett relativt snabbt, som exempelvis Östersjöströmmingens förmåga att se bättre i rödskiftande ljus – det ljus som är typiskt för Östersjövatten.

– Där har det skett en mutation i en gen som bestämmer en av ögats ljusreceptorer, som gör att de absorberar mer av det röda än det blåa spektrumet. Det gick ganska snabbt, kanske på ett femtiotal generationer. Ibland kan mutationer ske snabbt, speciellt när en art koloniserar en ny miljö.

Men hur snabbt skulle sillen eller strömmingen kunna anpassa sig till varmare vatten? Relativt snabbt, tror Leif Andersson.

– Jag tror sillen har goda förutsättningar att anpassa sig men det är viktigt att komma ihåg att hur sillen kommer klara sig beror på vad som händer i resten av ekosystemet, menar han.

Förändrat beteende hos fisk när temperaturen i havet stiger

Det finns redan nu bestånd av sill som är anpassade till varmare vatten och vi kommer antagligen se en förflyttning av olika bestånd i takt med att temperaturerna stiger. 2023 var det varmaste året som uppmätts sedan 1850, samtidigt nådde koncentration av koldioxid i atmosfären rekordnivåer. Förra året slog också den globala havstemperaturen rekord då våra vatten absorberar en stor del av den globala upphettningen. Studier visar att marina djur och fiskar, till följd av detta, förflyttar sig bort från ekvatorn med genomsnitt 17 kilometer per årtionde. Många fiskar drivs också djupare ner i vattnen i jakt på svalare temperaturer.

Med anledning av den accelererande klimatkrisen har forskningen kring hur arter hanterar värme intensifierats. Ett aktuellt projekt med signifikans för Östersjön och torsken genomförs av Diana Perry med kollegor. De simulerar klimatförändring enligt olika SMHI-projektioner för att testa hur bland annat torsk reagerar på klimatstress. Likt sillen är torsken en nyckelart i marina ekosystem och man utför nu simuleringstester på Atlanttorsk.

– Torsken har historiskt sett varit väldigt anpassningsbar, men forskning visar att de vuxna individerna är väldigt känsliga för höga temperaturer. Hur de förhåller sig till klimatförändringen är viktig information för fiskeförvaltning och ekosystemförvaltning, säger Diana Perry, miljöanalytiker, institutionen för akvatiska resurser vid SLU.

Torsken har, precis som sillen, en viss förmåga att anpassa sig till nya miljöförhållanden. Samtidigt är en art som lever längre, vilket har sina nackdelar.

Sillen – en möjlig nyckelart för framtida genanpassning av vilda fiskarter

Förändringar i genuttryck beror väldigt mycket på hur snabbt förändringarna kommer. Studier visar att vissa arter kan anpassa sig till gradvis uppvärmning och föra över de genetiska markörerna till kommande generationer om både förälder och yngel upplever samma miljöförändringar. Om stressen sker för snabbt så har de flesta fiskar dock inte en chans.

Leif Andersson vill genomföra liknande simuleringsexperiment med sill i BalticWaters nya fiskforskningslaboratorium. Han tror också att sillens mångfald av genetiska egenskaper kan gynna andra arter – såsom torsken.

– Torsken kan inte leka i stora delar av Östersjön, undantaget i södra Östersjön, då spermierna inte aktiveras i låga salthalter – men det gör det hos sillen. Det finns metoder för att tillsätta en sådan gen från sillen i torskens arvsmassa och det skulle innebära en torsk som kan leka i hela Östersjön, säger Leif.

Än så länge sker ingen genetisk manipulation av vilda fiskarter, men det kan bli en aktuell fråga i framtiden.

– Sådana här genetiska studier öppnar upp för de möjligheterna, sen är nästa frågeställning om vi vill göra det, säger Leif.

Men det är enligt både Leif Andersson och Diana Perry viktigt att samla så mycket kunskap man kan om genetik och anpassningsförmåga hos våra viktigaste fiskarter – samt att skydda dem.

– Det är viktigt att bevara vissa populationer som har genvarianter som kan vara bra i framtiden, säger Leif, som jämför det med att ha en välfylld verktygslåda med genvarianter.

Om BalticWaters Fish Laboratory

För att skapa förutsättningar för ny forskning om Östersjöfisken, stödutsättning av hotade fiskarter, utveckling av akvakultur och kunskapsbyggande, etablerar BalticWaters ett nytt fiskforskningslaboratorium – det första av sitt slag i Östersjöregionen.

På laboratoriet kommer framtida forskning kunna se om det är möjligt att ”snabba upp” naturliga anpassningsprocesser – dels genom avel av fiskar med särskilda förutsättningar, men också se på möjligheterna med genetiska anpassningar.

– Att snabba på evolutionen har vi gjort på många arter och grödor som vi har stor glädje av idag. Samtidigt krävs stor försiktighet så man inte tillför mer skada än nytta. Det återstår att se om vi kan hjälpa sill och torsk att klara de förändringar havet står inför, säger Konrad Stralka, VD på BalticWaters.

Bygget av laboratoriet inleddes under 2024 och det beräknas stå klart för drift under hösten 2025. Totalt satsar BalticWaters 170 MSEK. Axfood har gått in som långsiktig partner genom att bidra till drift av fiskforskningslaboratoriet, rådgivning, kontakter och kunskap.

Läs mer om laboratoriet här.