Плавник как оптическое окно

26 января 2023

Сотрудники НИИ биологии Иркутского государственного университета нашли способ отслеживать изменения в состоянии здоровья рыб в динамике без травмирования рыбы.

Около половины всей потребляемой человечеством рыбы сегодня выращивают на рыбных фермах. Чтобы производить качественную продукцию, нужно контролировать не только условия содержания рыбы, но и состояние здоровья. На здоровье рыб влияют как инфекции, так и качество воды, которое может ухудшаться из-за большой скученности в садках, при транспортировке или из-за резкого повышения температуры во время летней жары. Контроль состояния рыб путём анализа крови вызывает у животных очень большой стресс и может приводить к их гибели. Да и оценить прижизненную динамику изменения физиологических параметров обитателей рыбных хозяйств в полной мере такими методами невозможно.

Сотрудники НИИ биологии Иркутского государственного университета нашли способ отслеживать изменения в состоянии здоровья рыб в динамике без их травмирования. Для этого они разработали специальные оптические сенсоры, внедряемые в ткань живого организма. Информация об этом опубликована в первом за 2023 год номере журнала "Наука и жизнь". 

Сенсоры представляют собой гелевую нить, в которую помещён краситель, способный флуоресцировать при освещении его лазером в видимом диапазоне света. Причём характер свечения меняется при изменении параметров среды, в которой находится краситель, в том числе при изменении биохимических параметров организма рыбы. Свечение считывают спектрометром, совмещённым с микроскопом.

Чтобы подобная технология давала верные результаты, требуется ряд условий, важнейшее из которых - высокая оптическая прозрачность тканей в месте имплантации сенсора. Иркутские биологи провели исследования на радужной форели в поисках поверхностного органа, который бы удовлетворял этому требованию, и выбрали в качестве такого места жировой плавник - кожистый вырост, находящийся позади спинного плавника. 

Ткани жирового плавника обладают высокой прозрачностью из-за тонкой дермы, что даёт возможность уверенно детектировать флуоресцентное свечение имплантированного датчика, работающего в диапазоне видимого света. Кроме того жировой плавник тонко реагирует на изменения состояния организма рыбы и в него легко имплантировать сенсор.

С помощью оптических имплантируемых сенсоров иркутские ученые оценили в динамике изменение внутритканевой рН (концентрация протонов) на активной рыбе. Этот показатель регулируется в биологических жидкостях организма, и по его изменениям можно определять границу чувствительности определённых животных к дефициту кислорода. Изменения рН испытуемых отслеживали в течение девяти дней в нормальных и в специально созданных стрессовых условиях. Рыбам при этом не понадобилась анестезия, и они не испытывали дополнительный стресс.

Несмотря на то, что биологи проводили свои исследования на радужной форели, они считают, что жировой плавник может служить природным "оптическим окном" для внедрения флуоресцентных сенсоров у всех лососёвых, которые относятся к трём основным группам разводимых рыб.

Ученые уверены, что разработанная технология станет одним из первых шагов к оценке состояния каждой отдельной особи в аквакультуре. Её можно применять для измерения разных биохимических параметров, а также комбинировать со смарт-технологиями, с помощью которых в автоматическом режиме оценивают морфометрические параметры рыбы.

В будущем новая технология позволит предупреждать вспышки инфекционных заболеваний у рыб и лучше контролировать условия содержания, что существенно повысит качество рыбной продукции.

По информации пресс-службы ИГУ, исследования проводились при поддержке Российского научного фонда, а его результаты опубликованы в журнале "Animals".

Возрастное ограничение: 16+

В наших соцсетях всё самое интересное!