سرما و نگهداری جنین ماهیان انجماد جنین

در حال حاضر وضعیت بسیاری از آبزیان از جمله ماهیان و مرجان ها در جهان در مرحله بحران است جزایر مرجانی یکی از اجتماعات زیستی در معرض خطر و بسیار با ارزش در جهان هستند که هم اکنون بخاطر صدمات ناشی از آلودگی و گرم شدن کره زمین در حال مرگ می باشند

در حال حاضر وضعیت بسیاری از آبزیان از جمله ماهیان و مرجان ها در جهان در مرحله بحران است. جزایر مرجانی یکی از اجتماعات زیستی در معرض خطر و بسیار با ارزش در جهان هستند که هم اکنون بخاطر صدمات ناشی از آلودگی و گرم شدن کره زمین در حال مرگ می باشند. به تازگی یک مؤسسه معتبر جهانی گزارش کرده که نزدیک به ۷۰ تا ۹۰ درصد ذخایر ماهیان اقیانوسی بیش از حد صید می شوند و یا در حداکثر میزان مجاز صید می گردند.

مسئله اینجاست که میزان صید ناوگان صیادی ۴۰ درصد بیشتر از توان بازسازی اقیانوس هااست. این امر بخاطر از بین رفتن پناهگاه ها و صدمه به محیط و آلودگی و فقدان وسیله دفاع در برابر شکارچیانی است که توسط انسان وارد آب ها شده اند و از همه مهمتر بخاطر صید بی رویه می باشد.

علاوه بر ماهیانی که مقدار صیدشان بسیار کاهش یافته، نسل بسیاری از ماهیان نیز در حال انقراض است.

به طور معمول آبزی پروری یکی از راههای جبران کمبود بعضی از ماهیان و بازسازی ذخایر بعضی دیگر است. قابلیت تولید افزون تر ماهیان پرورشی یا حفاظت از گونه های در معرض انقراض ماهیان می تواند بوسیله انجماد جنین بهبود یابد. تکنیک نگهداری جنین در سرما روشی است که بطور گسترده در لقاح خارج از رحم وانتقال جنین، هم در آزمایشگاههای انسانی و هم در مجتمع های دامپروری استفاده می شود.

انجماد جنین یا محافظت توسط سرما عبارت است از:« تعویض آب درون جنین با یک ماده غیر قابل انجماد».

در حال حاضر بر خلاف جنین پستانداران، جنین ماهیان بدلیل مشکل بودن خارج سازی آب از داخل جنین و وارد کردن یک محلول ضد انجماد به داخل زرده آن به راحتی منجمد نمی شود.

اگرچه انجماد و محافظت از اسپرم بسیاری از ماهیان استخوانی بوسیله سرما هم اکنون با موفقیت انجام شده است اما هنوز انجماد جنین و تخمک ماهیان گنگ و مبهم است.

تلاش های فراوانی برای انجماد تخمک لقاح نیافته ماهیان نیز صورت گرفته است که تا بحال موفق نبوده است که دلیل آن مشکل آبگیری از تخمک بخاطر اندازه نسبتاً بزرگ آن و تروایی متفاوت غشای آن است. علاوه بر ماهیان تحقیقاتی روی مرجان ها صورت گرفته که نشان داده در مورد مرجان ها بر خلاف ماهیان نیازی به استفاده از ترکیب ملکولی برای تعادل غشاء جنین وجود ندارد و بنابر این انجماد جنین مرجان ها بزودی انجام پذیر خواهد شد.

جنین ماهیان پیچیدگی بیشتر واندازه بزرگتری نسبت به جنین پستانداران دارد و شامل یک زرده بزرگ است که مواد غذایی را برای جنین فراهم می نماید، در صورتیکه جنین پستانداران در طی تکامل مواد و انرژی مورد نیاز خود را توسط جفت از مادر می گیرد.

بعنوان مثال در پستانداران گلوکز توسط این کانال به جنین می رسد و بنابر این بنظر می رسد که همین کانال برای ورود مواد حفاظت کننده جنین بوسیله سرما به داخل جنین مناسب باشد زیراکه که بسیاری از این مواد ضدانجماد و محافظت کننده از نظر شیمیایی جزو قندها می باشند. این در حالی است که جنین ماهیان فاقد چنین کانال انتقالی است که در پستانداران یافت می شود واین یکی از مشکلات انجماد جنین درماهیان است.

● انجماد جنین ماهیان چه فوایدی دارد؟

امروزه ماهی یکی از مشهورترین مواد غذایی مصرفی در جهان است که بعنوان غذای اصلی بیش از یک میلیارد انسان همه ساله از دریاها ورودخانه ها صید می شود که بخاطر صید بی رویه وشرایط بد محیطی برای تکثیر طبیعی، در حال حاضر جمعیت بسیاری از گونه ها ی ماهیان روبه نابودی است و برای تأمین ماهی بعنوان غذا یکی از راه ها پرورش گونه های مختلف چه بمنظور مصرف انسانی و چه برای بازسازی ذخایر محیط های طبیعی می باشد.

از آنجا که تولید مثل طبیعی بسیاری از ماهیان در تمام فصول قابل انجام نیست و بعضاً فقط سالی یکبار تولید مثل می کنند، کمبود میزان تخم و لارو برای پرورش یکی از مهمترین مشکلات آبزی پروران می باشد. حال با تکنیک انجماد جنین می توان جنین ماهیان را برای مدت دلخواه و بصورت سالم در سرما نگهداری کرد ودر زمان مورد نیاز، از جنین های ذخیره شده استفاده کرد و درتمام طول سال جنین های جوان ولاروهای سالم در دسترس خواهد بود که این امر در بهبود تولید آبزیان مؤثر خواهد بود.

انجماد جنین اجازه خواهد داد که که ژن های گونه های مختلف در حداقل فضا نگهداری شود تا ژن های با ارزش برای انتقال ژن و دورگه گیری استفاده شود. از طرف دیگر هم اکنون نسل گونه هایی از ماهیان رو به انقراض است و با تکنیک انجماد جنین می توان جنین این ماهیان را تا مدت ها در بانک های ژن ذخیره کرد تا در زمان انقراض این گونه ها امکان احیاء مجدد نسل آن ها میسرباشد.

قابلیت انجماد جنین ماهیان همچنین ممکن است به متخصصین ژنتیک و پزشکان کمک کند که درباره نقش ژن های منفرد در بیماری های انسان مطالعه کنند.

ماهیان و بخصوص ماهیان گورخری یکی از مشهورترین مدل های مورد استفاده در شناسایی عملکرد ژن های انسان هستند. اگرچه اندازه ژنوم ماهی گورخری (Brachydanio rerio) کوچکتر از ژنوم انسان است، اما ترتیب ژن های آن به ترتیب ژن های انسان شباهت دارد و همتای آن است.

اگرچه بیشتر ژن های انسان هم اکنون شناخته شده اند اما محققین هنوز عملکرد خیلی از ژن ها را نمی دانند، که توسط ماهیان گورخری می توانند نقش این ژن ها را کشف کنند. علاوه بر شباهت ژنوم انسان و ماهی گورخری، تهیه ماهیان گورخری ساده و ارزان است، مراقبت از آن ها آسان است و براحتی تکثیر می شوند؛ همچنین تجدید نسل آن ها سریعتر از پستانداران است و بنابر این جزئیات بیشتری در زمان کوتاهتر قابل فهمیدن است. در این مورد با استفاده از تکنیک انجماد می توان جنین های حاصل از یک نسل ماهیان گورخری را برای آزمایشات متوالی تا مدت ها نگهداری کرد و در زمان نیاز از آن ها استفاده نمود.

در یک تحقیق مدون، هدف فهمیدن قابلیت نفوذپذیری جنین ماهیان استخوانی نسبت به آب و مواد ضد انجماد بود تا بتوان به یک روش انجماد جنین نه چندان پیچیده و ارزان قیمت دست یافت که برای بسیاری از گونه های ماهیان قابل انجام باشد. روش های معمول انجماد جنین از آنجا چندان موفق نبوده اند که اطلاعات کمی درباره نفوذپذیری جنین که از مهمترین عوامل موفقیت انجماد جنین است، دربر داشته اند.

در اینجا از یک فرکانس مغناطیسی(MR) میکروسکوپی بر روی ماهیان گورخری استفاده شد که اینکار منجر به اندازه گیری دقیق ترکیبات سلولی از قبیل آب ها و مایعات و چربی های سلولی و تحرک آن ها می شود و نیز باعث مشاهده مستقیم فعالیت هایی از قبیل تراوایی محلول ها از میان غشاء می گردد. در ابتدا قابلیت نفوذ قسمت های مختلف جنین شامل زرده و بلاستودرم نسبت به مواد منجمد کننده گوناگون در دوره های مختلف تکامل جنین بدست آمد.

در دوازدهمین ساعت تکامل جنین، اجزاء آن نسبت به یک ماده منجمد کننده بنام دی متیل سولفوکسید(DMSO) تراوا هستند ولی کل جنین تراوا نمی باشد. شاید غشاء کیسه زرده که زرده را احاطه کرده بعنوان ناقلی برای ورودDMSO باشد.

در اینجا از روش منفذ سازی ملکولی در غشاء استفاده شد که منافذ انتقالی آبی را شکل می دهد تا میزان نفوذپذیری غشاء را بدون اینکه سبب تغییرات غیر معمول در حین تکامل شود، افزایش دهد. اگر غشاء بتواند قابل نفوذ شود، انجماد جنین یک هدف دست یافتنی خواهد بود. در بررسی قابلیت نفوذ جنین ماهیان استخوانی نسبت به مواد منجمد کننده معلوم شد که یک لایه بین زرده و بلاستودرم ایجاد می شود به نام Yolk Syncytical Layer (YSL) که بطور قابل ملاحظه ای مانع ورود مواد منجمد کننده به داخل زرده می شود.

همین لایه میتواند عامل عدم موفقیت انجماد جنین در گذشته باشد. تحقیقاتی برای افزایش تراوایی YSL باید انجام شود تا مواد منجمد کننده بتوانند وارد زرده شوند. هم زرده و هم بلاستودرم نسبت به مواد آب به میزان یکسانی نفوذپذیرند اما نسبت به موادی که برای انجماد جنین بکار می روند تراوایی متفاوتی دارند و نفوذ پذیری زرده خیلی بالاتر از نفوذ پذیری بلاستودرم است.

تحقیقاتی نیز بر روی پتانسیل انجماد اووسیت ماهی (سلول هایی که تولید تخم می کنند) انجام شده است. اووسیت هنوز توسط لقاح فعال نشده است. طی لقاح یک اسپرم وارد تخمک می شود ودر غشاء پلاسمایی تخمک ادغام می شود. قابلیت نفوذ اووسیت ماهی ممکن است راه حلی برای انجماد جنین باز کند. اووسیت ماهی بتدریج در داخل تخمدان رسیده می شود و نسبت به مایع تخمدانی قابل نفوذ است؛ اما وقتیکه وارد محیط کم فشار یا پرفشار می شود، اووسیت رسیده از شوک اسمزی پرهیز می کند.

اگر در طی لقاح یک توده کلسیم از تخم عبور کند، تولید اووسیت قابل نفوذ می نماید. در یک بررسی هدف مطالعه مسدود کننده های کلسیمی بودکه از فعالیت اووسیت جلوگیری می کنند و در نتیجه اووسیت نسبت به آب و مواد منجمد کننده نفوذپذیر می ماند. هدف دیگر این بررسی این بود که آیا اووسیت رسیده ماهی گورخری می تواند در حضور مسدود کننده کلسیمی بارور شود؟ در این صورت این اووسیت رسیده لقاح یافته نفوذ پذیر، بعنوان یک نامزد مناسب برای انجماد جنین می باشد. در این موردباید میزان نفوذپذیری آب و مواد منجمد کننده و میزان انرژی اکتیواسیون اووسیت های لقاح یافته نفوذپذیر اندازه گیری شود(اینکار انجام شده ولی اطلاعات آن در دسترس نیست).

در بررسی های دیگر سعی شده است که مواد منجمد کننده مستقیماً بوسیله Microinjection به داخل زرده تزریق شوند واثر این کار بر تکامل جنین ماهی گورخری بررسی شود(اینکار هم انجام شده).

در ادامه یکی از کارهای انجام شده دررابطه با نگهداری جنین بوسیله سرما توضیح داده میشود:

«تفریخ جنین های کپور معمولی نگهداری شده در۷۳۰;c۲- و ۷۳۰;c۴ در غلظت های مختلف متانول و ساکاروز»

● خلاصه:

عمل تفریخ جنین های کپور معمولی بعد از ۱۲ و ۷۲ ساعت نگهداری در دمای ۷۳۰;c۲- و ۷۳۰;c۴ ، با استفاده از غلظت های مختلف ساکروز (۰.۱و۰.۲۵و۰.۵و۱.۰ مولار)، متانول(MeOH) (۰.۵و۱.۰و۱.۵و۲.۰و۲.۵و۳.۰و۳.۵ مولار) و یا غلظت های متفاوت متانول در ۰.۵ مولار ساکروز، آزمایش شد.

برای ساکروز ۰.۵ مولار ماکزیمم بقاء %۴۱-۱ در طی ۱۲ ساعت تا %۱۱-۰.۲ در طی ۷۲ ساعت در ۷۳۰;c۴ مشاهده شد. در ۷۳۰;c۲- با هیچ یک از غلظت های ساکروز، هیچگونه بقایی مشاهده نگردید. در هر دو درجه حرارت با ترکیبی از متانول ۱.۵ مولار و ساکروز۰.۵ مولار تفریخ جنین ها بالا بود و در واقع ترکیب ۱.۵ مولار(۴.۸%) متانول با ۰.۵ مولار(۱۷.۱۰%) ساکروز، در میان تمام غلظت های امتحان شده در هر دو درجه حرارت منجر به بهترین نتیجه شد.

مترجم: صبا اصغری

---