Transgene fisk: Betydning, udvikling og anvendelse
I denne artikel vil vi diskutere om: - 1. Betydning af transgene fisk 2. Udvikling af transgene fisk 3. Kontrolleret kultur af transgen fisk og foder 4. Genoverførselsteknologi til udvikling 5. Ansøgninger 6. Miljømæssige bekymringer 7. Transgeniske fisk kan true Vildpopulationer 8. Transgeniske fiskinvasionelle arter.
Betydning af transgene fisk:
En transgen fisk er en, der indeholder gener fra en anden art. En transgen fisk er en forbedret vifte af fisk forsynet med et eller flere ønskelige fremmede gen med det formål at forbedre fiskens kvalitet, vækst, modstand og produktivitet.
Typisk isoleres gener af en eller flere donorarter og splejses i kunstigt konstruerede infektiøse midler, som virker som vektorer for at bære generne i cellerne af modtagende arter. En gang inden i en celle vil vektoren, som bærer generne, indsætte i cellens genom.
En transgen organisme regenereres fra hver transformeret celle (eller æg i tilfælde af dyr), som har optaget de fremmede gener. Og fra denne organisme kan en transgen sort blive opdrættet. På denne måde kan gener overføres mellem fjerne arter, som aldrig vil gå i tværs i naturen.
Anvendelsen af genteknologi på dyr, som kartofler med indbygget insekticid, kunne give mange fordele, herunder muligheden for en sikrere og billigere fødevareforsyning og skabelsen af nye kilder til utilstrækkelige farmaceutiske ressourcer.
Med fremskridt inden for genteknologi er anvendelsen af dens kommercielle brug også steget. Vandlevende dyr bliver konstrueret til at øge akvakulturproduktionen.
Anvendelsen af genteknologi og rDNA teknologi har gjort mirakler inden for medicinsk og industriel forskning. Den transgene fisk fremmes som de første omsættelige transgene dyr til konsum.
Et af de vigtigste aspekter mellem fisk og andre jorddyr til dyrkning og genetisk forbedring er, at fisk normalt har højere niveauer af genetisk variation og dermed flere områder for udvælgelse end de fleste pattedyr eller fugle.
Ved hjælp af genoverførselsteknologien har forskere nu skabt et genetisk manipuleret sortiment af atlanterhavslaks, der vokser til markedsstørrelse i ca. 18 måneder, ellers tager fisken ca. 24-30 måneder for at blive fiskemarked. Det håber også, at vi nu kan ændre et stort antal fisk med hurtigt voksende egenskaber og bringe Blue Revolution.
Følgende er de vigtige punkter, der er nødvendige for genteknologi (genoverførsel) for at producere transgen fisk:
(1) En gensekvens er at isolere for de særlige egenskaber; for eksempel væksthormonegen.
(2) Disse gener (gensekvens) indsættes derefter i et cirkulært DNA kendt som plasmid Vector (enzymer endonucleaser og ligaser anvendes).
(3) Plasmider høstes i bakterierne til producerede milliarder af kopier.
(4) Plasmider indføres i lineært DNA. Det lineære DNA kaldes undertiden en genkassette, fordi den indeholder flere sæt genetisk materiale ud over nyt indsat gen; for eksempel væksthormonegen. Teknologien er tilgængelig for at integrere gener i kimlinie for at udvikle individ (fisk) og til sidst overføres til yderligere generationer.
(5) Gør kassetten en permanent del af fiskens genetiske makeup.
Udvikling af transgene fisk:
Udvikling af transgene fisk har fokuseret på nogle få arter, herunder laks, ørred, karpe, tilapia og nogle få andre. Laks og ørred er kontante afgrøder, mens de andre primært giver kilder til protein. I øjeblikket arbejder omkring 40 eller 50 laboratorier over hele verden på udvikling af transgene fisk.
Omkring et dusin af dem er i USA, et andet dusin i Kina og resten i Canada, Australien, New Zealand, Israel, Brasilien, Cuba, Japan, Singapore, Malaysia og flere andre lande. Nogle af disse laboratorier er forbundet med virksomheder, der forventer at kommercialisere deres fisk om nogle få år.
Mange af de udviklede fisk ændres til at vokse hurtigere end deres vilde eller traditionelt opdrættede akvakultur søskende.
Hurtigere vækst opnås sædvanligvis ved at overføre et fiskvæksthormonegen fra en fiskeart til en anden. Den hurtigere voksende fisk opnår ikke kun markedsstørrelsen på kortere tid, de fodrer også mere effektivt. Ørret væksthormon (GH) blev brugt til at producere transgen karpe med forbedrede forbindelsesegenskaber. Sådan transgen karpe anbefales til produktion i jordvandede damme.
Transgenisk laks:
Atlanterhavslaksen er konstrueret med en stilfuld laks, væksthormon drevet af det arktiske frostvæskefremmende gen. Den hurtige vækst af den transgene laks opnås, ikke så meget af det transgene væksthormon som ved antifrostgenpromotoren, som virker i det kølige vand, der er ønskeligt for laksensmag.
Devlin (1994) forskere med Fisheries & Oceans, Canada, i West Vancouver, British Columbia har modificeret væksthormonegenet i Coho laks ved at udvikle en genkonstruktion, hvor alle de genetiske elementer er afledt af sockeye laks.
Det transgene Coho voksede i gennemsnit 11 gange hurtigere end umodificeret fisk, og den største fisk voksede 37 gange hurtigere. Væksthormonniveauerne i den transgene fisk er høje året rundt, snarere end at falde væk om vinteren, som forekommer i almindelig laks. Devlin (2001). Den modificerede laks er stor nok til at blive markedsført efter et år i modsætning til standardopdrættet laks, der ikke når markedsstørrelse i mindst tre år.
Transgen Tilapia:
Tilapia fisk, der er hjemmehørende i Afrika, dyrkes over hele verden som "fattigmands mad", den anden kun for karpe som varmvandsfisk og overskrider produktionen af atlanterhavslaks (hvis markedsværdi er dobbelt så stor som tilapia). Tilapia er blevet omfattende genetisk modificeret og fremmes som en transgen fisk eksklusiv til isoleret eller indeholdt produktion.
Transgen tilapia, som er modificeret med svinevæksthormon, har tre gange større end deres ikke-transgene søskende. Tilapia genetisk modificeret med humant insulin voksede hurtigere end ikke-transgene søskende og kunne også tjene som en kilde til øjesceller til transplantation til mennesker.
Transgen Medaka Fisk:
Purdue dyreforsker Muir og Howard (1999) brugte små japanske fisk, Oryzias latipes kaldte medaka for at undersøge, hvad der ville ske, hvis man med akas genetisk modificeret med væksthormon fra atlanterhavslaks. Indsættelse af en genkonstruktion bestående af det humane væksthormon drevet af laksevækstfremmeren til medaka producerede den transgene medaka.
Levedygtigheden af grupper af modificerede og konventionelle fisk blev målt ved tre dage, og 30 procent færre transgene fisk overlevede til den alder. Forskerne udregnede, at store mænd havde en firefold parringsfordel baseret på observationer af vildtype medaka. I et andet forsøg blev Silkmotgener introduceret i Medaka-fisk for at skabe resistens over for bakterielle patogener.
Transgenic Zebra Fish:
Den lille zebrafisk (Bmchydanio rerio), der lever i akvarier, blev genetisk modificeret til at fremstille et fluorescerende rødt pigment og fremmes til salg som et husholdnings akvariedyr, "guldfisken".
Guldfisken førte til forvirring i USA, fordi regulering af sådanne transgene kæledyr er skummel, og ingen af de vigtigste reguleringsagenturer: Food and Drug Administration (FDA), USA's Department of Agriculture (USDA) eller Environmental Protection Agency (EPA) har har været villig til at tage føringen med at regulere guldfisken (selvom USDA beskæftiger sig med selskabsdyr).
Guldfisken er tilgængelig til salg fra 5. januar 2004 uden regulerende godkendelse i USA (figur 43.1).
Gong (2003) udviklede nye sorter af zebrafisken. Tre fluorescerende proteiner med "levende farve", grønt fluorescerende protein (GFP), gult fluorescerende protein (YFP) og rødt fluorescerende protein (RFP eller dsRed) blev udtrykt under en stærk muskelspecifik mylz2-promotor i stabile linjer af transgen zebrafisk.
Disse transgene zebrafisk med levende fluorescerende farver (grøn, gul, rød eller orange) fluorescerende proteiner kan ses med blotte øjne under både dagslys og ultraviolet lys i mørke. Det grønne fluorescerende protein (GFP) er oprindeligt isoleret fra vandet (Aequorea tictoria).
Transgenisk fælles karp:
Thomas T. Chen, direktør for bioteknologicenteret ved University of Connecticut, Storrs, overførte til væksthormon-DNA-proteinet fra regnbueørred fusioneret til en sekvens fra en fugle sarkomvirus.
Det genetiske materiale blev injiceret i frugtbare karpeæg med mikroinjektion. Afkom fra den første generation af transgene fisk voksede 20 til 40% hurtigere end deres umodificerede søskende. Chen udvikler også transgenet havkat, tilapia, stribet bas, ørred og flounder.
Forskningsassistent Amy J. Nichols og professor Rex Dunham (1999) i departementet for fiskeri og allieret akvakultur ved Auburn University, Auburn, Ala., Har udviklet transgen karpe og havkat, der vokser 20 til 60% hurtigere end standardopdrættede sorter.
De bruger mikroinjektion og elektroporation til at injicere en anden kopi af et fiskvæksthormonegen i frugtbare fiskæg. Væksten af den resulterende modificerede karpe og havkat er stimuleret af ekstra fisk væksthormon.
I Indien blev forskning i transgene fisk påbegyndt i Madurai Kamaraj Universitet (MKU), Center for Cellular and Molecular Biology (CCMB), Hyderabad og National Matha College, Kollam med lånte konstruktioner fra udenlandske forskere.
Den første indiske transgene fisk blev genereret i MKU i 1991 ved hjælp af lånte konstruktioner. Forsker i Indien har udviklet eksperimentelle transgene af rohu fisk, zebra fisk, havkat og singhi fisk.
Gener, promotorer og vektorer af oprindelig oprindelse er nu tilgængelige for kun to arter, nemlig rohu og singhi til ingeniørvækst. Transgenic rohu, der for nylig er produceret fra indfødte konstruktioner ved Madurai Kamaraj University, har vist sig at være otte gange større end kontrol søskende. Denne transgene rohu opnår 46 til 49 gram kropsvægt inden for 36 uger efter fødslen.
Auto-Transgenese:
Indiske forskere koncentrerer sig om at udvikle transgene fisk gennem auto-transgenese, hvilket kun indebærer at øge kopierne af væksthormongener til stede i en fisk i modsætning til allotransgenese, som udgør overførsel af gener fra forskellige arter.
Stigningen i væksthomongener fører til en forøgelse af kødindholdet. Indiske forskere føler, at auto-transgenese er mere sikker og mindre kontroversiel. Ifølge TJ Pandian fra biovidenskabens skole i Madurai Kamaraj Universitet er generationen af de fleste fiskarter kortere, og avl frekvensen er relativt højere.
En enkelt kvinde kan producere flere hundrede eller tusinde æg og dermed give et større antal genetisk identiske æg. Desuden er den vigtigste fordel at befrugtningen er ekstern og kan let styres af eksperimentel manipulation.
Ifølge Pandian var "den begrænsede tilgængelighed af transgener af piskin oprindelse blevet den største hindring i produktion af transgene fisk. Men med fremskridt inden for molekylærbiologi, mere end. 8500 gener og cDNA-sekvenser af piscin oprindelse er blevet isoleret, karakteriseret og klonet i verden. "
Kontrolleret kultur af transgen fisk og foder:
Pond kommerciel kultur er effektiv til karpe og tilapia, men vanskeligere med laks og ørred. I øjeblikket er damkultur egnet til karpe og tilapia, fordi fisken er vegetarer, kødædende laks og ørred afhænger af en kost af fisk og fiskemel, men verdensomspændende bestand af foderfisk er faldet, og der skal findes egnede grøntsagskødsubstitutter.
Atlanterhavslaks (som typiske koldtvandsædende kødædende køddyr) kan ikke trives med rapsfrøolie, men fiskene kan opnå modenhed, hvis de er færdige med fiskeolier i mindst 20 uger tæt på slutningen af deres løbetid.
GM-olie rapsfrø med forbedret produktion af langkædede fedtsyrer foreslås at tjene som foder til dammkultiveret fisk. Og glyphosat-tolerant GM-canola-måltid er blevet udtalt i det væsentlige svarende til ikke-GM-canola som foder til regnbueørred.
Genoverførselsteknologi til udvikling af transgene fisk:
De mest anvendte metoder i fiskebioteknologi er kromosommanipulation og hormonbehandling, som kan fremstilles triploid, tetraploid, haploid, gynogenetisk og androgenetisk fisk.
Andre populære metoder til genoverførsel i fisk er mikroinjektion, elektroporation af sædceller, elektroporering af æg og inkubation af sædceller. Følgende er de vigtigste trin i genoverførsel til udvikling af transgene fisk.
A. Fremstilling af DNA-konstruktion:
Ønsket transgen bør være et rekombinant gen eller DNA-konstruktion, der er konstrueret i plasmid, som indeholder et passende promotorforstærkerelement og en strukturel DNA-sekvens.
De fremmede gener introduceres typisk med stærke genetiske signaler, promotorer og / eller forstærkere, som gør det muligt for de fremmede gener at blive udtrykt på meget høje niveauer kontinuerligt (eller konstitutivt), effektivt at placere disse gener uden for den normale metaboliske regulering af cellen og af den transgene organisme, der stammer fra den transformerede celle.
Der er tre hovedtyper af transgener:
(1) Gain-of-Function:
Disse transgene er i stand til at øge særlig funktion i transgene individuelle efter deres ekspression. For eksempel væksthormongener fra pattedyr og fisk forbundet med passende promotorforstærkerelement og en strukturel DNA-sekvens til frembringelse af GH-transgen.
Dette GH-transgen, når det udtrykkes i transgene individer, øger produktionen af væksthormon, hvilket fører til øget vækst af transgene dyr.
(2) Reporterfunktion:
Disse transgene er i stand til at identificere og måle styrken af promotorforstærkerelementet.
(3) Funktionstab:
Dette transgen er endnu ikke anvendt til modifikation af transgene fisk. Sådanne transgener anvendes til at interferere med ekspressionen af værtsgener. Promotorforstærkerelementerne af transgene er forbundet med et væksthormonegen af fisk.
Derfor indeholder transgene fisk ekstra DNA-sekvenser, der oprindeligt er afledt af samme art. Genkonstruktion indføres derefter i befrugtet æg eller embryo, således at transgen knyttes til genom af hver celle af æg eller embryo.
B. Genoverførsel ved mikroinjektion:
Mikroinjektion er mest vellykket og udbredt teknik til genoverførsel i fisk. En metode til mikroinjektionsteknik indebærer anvendelse af en fin injektionsnål til indføring af DNA i skåret sted i cellen. Ved at gøre det ødelægger de celler, der er i direkte kontakt med det injicerede DNA.
For at sikre integrationen af DNA'et skal det injiceres til intakte celler tæt på klippeområdet. Injektionsapparatet består af et dissekerende stereomikroskop og to mikromanipulatorer, et med en glasmikrofon til levering af transgen og andre med en mikropipette til fastholdelse af fiskeembryo på plads (figur 43.2).
Succesen med mikroinjektionsteknik afhænger af ægkorionens natur. Den bløde chorion letter mikroinjektionen, mens den tykke chorion begrænser evnen til at visualisere målet til injektion af DNA. I mange fisk (atlanterhavslaks og regnbueørred) bliver æggekorionen hård og hård lige efter befrugtningen eller at komme i kontakt med vandet og giver svært ved at injicere DNA'et.
Men ved hjælp af følgende metoder kan du løse dette problem:
(1) Ved at bruge mikropyleen (en åbning på ægfladen til sædgang under befrugtningen) til indsættelse af injektionsnålen.
(2) Ved at bruge mikrokirurgi til at lave en åbning på korionen.
(3) Ved fordøjelse af korionen med enzymer.
(4) Ved at anvende 1 mM glutathion til initiering af befrugtning og reducering af chorionens hårdhed.
(5) Ved direkte injektion til de unfertiliserede æg.
En anden genoverføringsmetode er intra-nuklear mikroinjektion, hvilket indebærer direkte fysisk tilgang ved anvendelse af en fin nål til at levere DNA til celle eller endda kerner.
For at lette hastigheden af mikroinjektion kan protoplast med delvis reformeret cellevæg være fastgjort til en fast bærer med kunstigt bundet substrat uden at skade cellerne. Fast understøtning kan være af enten glasdækslet eller glider.
Trin af mikroinjektionsteknik:
(1) Ønskede æg og spermier opbevares særskilt under de optimale forhold.
(2) Tilsæt vand og sædceller og indlede befrugtningen.
(3) Ti minutter efter befrugtningen er æg dekarioneret ved trypsinisering.
(4) Befrugtede æg mikroinjiceres med ønsket DNA kun inden for et par timer med befrugtning. DNA frigives i midten af germinalskiven til den første spaltning i dekarionerede æg. Tiden til mikroinjektion er de første 25 minutter, og det er også mellem befrugtning og første spaltning.
(5) Efter mikroinjektion inkuberes embryonerne i vand, indtil udklæbningen finder sted.
Overlevelsesraten for mikroinjicerede fiskeembryoner synes at være ca. 30-80% afhængig af fiskearterne.
Fordele ved mikroinjektionsteknik:
Denne teknik har følgende fordele:
(1) Optimal mængde af DNA kan leveres pr. Celle, hvilket øger chancerne for integrativ transformation.
(2) Levering af DNA er præcis, selv i kerne af målcelle, hvilket igen forbedrer chancerne for integrativ transformation.
(3) Den lille struktur kan injiceres.
(4) Det er en direkte fysisk tilgang, derfor er det et uafhængigt værtsområde.
Ulemper ved mikroinjektionsteknik:
(1) En enkelt celle kan injiceres ad gangen, derfor er det tidskrævende proces.
(2) Det kræver avancerede instrumenter og specialiserede færdigheder.
(3) Begrænset embryonal tid begrænser injektionen til flere æg og en lav transformationshastighed.
C. Genoverførsel ved elektroporation:
Det er en enkel, hurtig, effektiv og bekvem metode til overførsel af gen. Denne metode involverer en elektrisk puls til at levere DNA til celler (figur 43.3). Cellerne udsættes for et kort elektrisk stød, som gør cellemembranen midlertidigt permeabel for DNA.
Det ønskede DNA-fragment placeres i direkte kontakt af protoplastmembran, som kommer ind i cellen ved elektrisk stød. Hul kan skabes som et resultat og stabiliseres af en gunstig
dipol interaktion med elektrisk felt.
Elektroporation involverer en kæde af elektriske impulser for permeation af cellemembranen, hvorved indføring af DNA i befrugtede æg kan tillades. Hastigheden af DNA-integration i elektroporeret embryo er mere end 25% er den overlevende hastighed, hvilket er lidt højere i sammenligning med mikroinjektioner.
Fordele ved elektroporationsteknik:
(1) Det tillader samtidig indtastning af DNA-konstruktioner.
(2) Det er mere egnet metode til disse arter, som har meget små æg til mikroinjektion.
(3) Denne metode kræver ikke specialiseret færdighed.
D. Antifreeze Protein Gene Transfer:
Mange teleost beboer iskoldt havvand i Polarregionen producerer frostvæske glycoproteiner (AFGP'er) eller frostvæske proteiner (AFP'er) i deres serum for at beskytte dem mod frysning. Dette protein sænker frysningstemperaturen af opløsningen uden at ændre dens smeltetemperatur.
Termisk hysterese, forskellen mellem frysning og smeltetemperatur, er en unik egenskab af disse proteiner. AFP'er og AFGP har vist sig at binde til iskrystaller og hæmme iskrystalvækst.
På trods af deres lignende antifreeze egenskaber er disse proteiner ret forskellige i deres proteinstrukturer. Der er en type AFGP og tre typer AFP. For nylig er fjerde type AFP også blevet rapporteret i longhorn sculpin.
Atlanterhavslaks Salmo salar mangler nogen af disse AGFP'er eller AFP-gener (er) og kan ikke overleve i havvandstemperaturen under nul. En manglende evne til at tolerere temperaturer under 0, 6 ° C til -80 ° C er et af hovedproblemerne med havkageavl i den nordlige atlanterhavskyst. Hew og hans medarbejdere udviklede antifreeze-resistente atlanterhavslaks indeholdende AFP- eller AFGP-generne ved anvendelse af genoverførselsteknologi.
De anvendte genomisk klon (2A-7), der koder for den store lever-type AFP (wflAFP-6, tidligere kendt som (HPLC-6) fra vinterflundren (Pleuronectus amaricanus) blev anvendt som kandidat til genoverførsel.
Flounder AFP'er tilhørte type I AFP'erne, som er små polypeptider og højt i alanin og spiralformet indhold. Flounder AFP'er er multi-genfamilie på 80-100 eksemplarer, der koder for to forskellige isoformer, nemlig levertype og hudtype AFP'er.
Levertype AFP'erne, såsom wflAFP-6 eller wflAFP-8 (HPLC-8), syntetiseres udelukkende i leveren som prepro AFP'er. I modsætning hertil udtrykkes hudtype-AFP'erne, herunder wfsAFP-2 og wfsAFP-3, bredt i mange perifere væv som intracellulære modne AFP'er.
E. Væksthormongenoverførsel:
For nylig har forskere udviklet en "all fish" væksthormon model. De har klonet og sekventeret græskarp og almindelig karpcarbonanhydrase (CA) gen og væksthormonegen Hew et al., (1992). Græs-CA-genet (beta-actin) -promotoren er blevet bundet til et græskarp-væksthormon-cDNA til dannelse af en højeffektiv ekspressionsvektor kaldet pCAZ.
Ved anvendelse af CAT-genet som receptorgen blev et pCA-græskarp-væksthormon mikroinjiceret i befrugtet, ikke-aktiveret fælles karpe via mikropilen, hvilket genererede transgen karpe af "alle fisk". Tilstedeværelsen af transgen blev påvist ved revers transkriptase PCR og Northern blotting. Disse transgene fisk viste ca. 137% høj væksthastighed af kontrollen.
F. Sygdomsresistens Genoverførsel:
I Kina forsøgte forskere en genetisk modstandsdygtighed over for græskarp hæmoragisk virus (GCHV). Elleve forskellige genfragmenter kodende for protein blev klonet og isoleret fra translation in vitro under anvendelse af GCHV genomiske enkeltgenfragmenter.
Baseret på informationen af capsidprotein SP6 og SP7-gen-cDNA blev 3 oligonukleotider syntetiseret og fusioneret med SV40 MT-promotor og overført til græskarps-cytokin-inducerede killere (CIK) -celler via en konstrueret ekspressionsvektor og transficeret med GCHV. Resultatet viste, at dødeligheden blev reduceret med en ordre efter udfordring med viruset.
Anvendelser af transgen fisk:
Transgenisk fisk kan bedre anvendes til følgende formål:
(1) For at øge fiskeproduktionen for at imødekomme væksten som følge af fødevarebehov som følge af stigningen i verdensbefolkningen.
(2) Til fremstilling af farmaceutiske og andre industriprodukter fra piscinsk oprindelse.
(3) Til udvikling af transgene indfødte glødfiske sorter til akvarium.
(4) Som fiskebiosensorer til overvågning af vandforurening.
(5) Til isolering af gener, promotorer og syntese af effektive genkonstruktioner.
(6) Til undersøgelser i embryonale stamceller og in vitro-embryoproduktion.
(7) Til fremstilling af anti-fryseprotein.
Miljømæssige bekymringer om transgen fisk:
De primære miljøhensyn vedrørende frigivelser af transgene fisk omfatter for eksempel konkurrence med vilde populationer, transgenes bevægelse i den vilde genpulje og økologiske forstyrrelser som følge af ændringer i bytte- og andre nichekrav i den transgene sort i forhold til de vilde populationer.
Transgen fisk kan true de vildtbefolkninger:
West Lafayette, Ind. - Purdue Universitetsforskere har fundet ud af, at frigivelse af en transgen fisk til naturen kunne skade indfødte befolkninger selv til udryddelsestidspunktet. Transgeniske fisk kan udgøre en betydelig trussel mod indfødte dyreliv.
"Transgenic fisk er typisk større end den oprindelige bestand, og det kan give en fordel ved at tiltrække hjælpere", siger Muir. "Hvis den genetiske forandring, som i vores forsøg, også reducerer afkomets evne til at overleve, kunne et transgent dyr bringe en vild befolkning til udryddelse i 40 generationer".
Selv om der ved canadiske forskningsfaciliteter tages udførlige forholdsregler for at forhindre frigivelse af transgene fisk i miljøet. Fiskene opdrættes ofte i damme dækket med net for at holde fugle ude; omgivet af elektriske hegn for at holde muskrater, vaskebjørn og mennesker ud; og afsætningerne er forsynet med afskærmede afløb for at forhindre tab af små fisk eller æg.
Genflow:
En af de større miljømæssige problemer, der opstår ved transgene fisk, er muligheden for, at en transgen art opdrættet i åbne vandpenne vil undslippe og sprede nye træk i økosystemet ved opdræt med vilde slægtninge, en biologisk proces kendt som "genstrøm".
Genstrømning mellem transgene eller konventionelt opdrættede fisk og vilde populationer er en miljømæssig bekymring, fordi den kan udgøre en trussel mod den naturlige biodiversitet.
Nogle forskere mener, at de genetiske forskelle, der indføres i en transgen fisk, kan påvirke dets netkondition, et videnskabeligt udtryk, der betyder en organisms evne til at overleve og overføre sine gener til fremtidige generationer.
Konceptet, hvilke faktorer i egenskaber som en fiskes juvenile og voksne levedygtighed, antallet af æg produceret af en kvinde og den alder, hvor en fisk når seksuel modenhed, er et nyttigt barometer til at diskutere nogle genstrømsscenarier.
Ifølge en videnskabelig model kan genstrømmen følge en af tre scenarier, hvis en transgen fisk undslipper og parrer med en vildfisk:
Rensepunkt:
Når en transgen fiskes nettotræthed er lavere end dens vilde slægtninge, vil det naturlige udvalg hurtigt rense fra den vilde befolkning ethvert nyt gen (er), der introduceres af den transgene fisk. I teorien forsvinder beviser for det nye træk fra efterfølgende generationer.
Spread Scenario:
Når en transgen fiskes nettotræthed er lig med eller højere end en vildkammeraters netkvalitet, vil der sandsynligvis forekomme genstrøm, og genene af den transgene fisk vil sprede sig gennem den vilde befolkning. Dette betyder, at det transgene genom vil fortsætte i efterfølgende generationer.
Trojan Gen Scenario:
Når en transgen fiskes nettets egnethed ændres sådan, at fisken har forbedret parringssucces, men reduceret voksen levedygtighed (dvs. chancerne for at overleve er tilstrækkelig lang til at mate), kan indførelsen af den pågældende fisk i den vilde befolkning resultere i et hurtigt fald i vilde befolkning.
Væsentlig parring af succes ville sikre spredningen af det nye gen i hele befolkningen, men manglende evne til at overleve ville reducere befolkningsstørrelsen af efterfølgende generationer og potentielt føre til udryddelse.
En faldende fiskpopulation vil også have sekundære konsekvenser for andre vandlevende arter, der lever på eller på anden måde afhænger af det. Populationer, der ikke kan overføre til en anden fødekilde, eller dem, hvis overlevelse eller reproduktion afhænger direkte af den faldende befolkning, vil også lide.
Transgeniske fisk Invasive arter:
Selv om de ikke opdrætter med vilde slægtninge, kan transgene fisk, der undslipper i naturlige økosystemer, være en miljøbelastning ved at blive en invasiv art.
Denne fare opstår hovedsagelig for de transgene fisk, der er udstyret med nye gener, der forbedrer sådanne egnethedsdrag som avlsmuligheder og evnen til at modstå hårde forhold. Etablering af en blomstrende transgen fiskpopulation i et økosystem, hvor det aldrig eksisterede, kunne udfolde indfødte fiskpopulationer.
Risikobegrænsning:
Det er vigtigt at bemærke, at udviklere af transgene fisk forsøger at reducere eller eliminere både genstrøm og invasive arterrisici ved sterilisering af transgene fisk. Sterilisering er forholdsvis let og billig, men succesfrekvenserne er meget variable.
Desuden neutraliserer sterilisering ikke nødvendigvis miljørisici. Akademiske forskere bemærker, at en rømmet, steril fisk stadig kan engagere sig i frieri og gydeadfærd, der forstyrrer avl i vilde befolkninger. Bølger af rømmet steril fisk kunne også skabe økologiske forstyrrelser, da hver gruppe er erstattet af en anden lige stærk gruppe transgene sterile fisk.
Fødevaresikkerhedsproblemer:
Et vigtigt spørgsmål om fødevaresikkerhed indebærer, i hvilket omfang fisk absorberer og opbevarer miljøgifte, som f.eks. Kviksølv, hvis høje niveauer kan udgøre en fare for mennesker, der spiser den forurenede fisk.
Nogle forskere bekymrer sig for, at diskrete biologiske forandringer induceret af den genetiske proces kan gøre det muligt for transgen fisk at absorbere et toksin, at konventionelle fisk ikke kan absorbere eller bedre tolerere højere niveauer af et toksin, der allerede er kendt for at forårsage bekymring.
Nogle forskere har udtrykt bekymring for, at den gensplejsningsproces kunne øge fiskens allergiske potentiale, især gennem introduktionen af nye proteiner, der aldrig tidligere eksisterede i fødekæden.
Men det er lige så muligt, at genteknologi vil danne deres kost. Genetisk manipuleret planteafgrøde havde stået over for protest i forskellige lande vedrørende sikkerhed for fødevarer og miljø. Der er behov for regulering af transgene dyr til debat.
