Forskersonen er forskning.nos side for debatt og forskernes egne tekster. Meninger i tekstene gir uttrykk for skribentenes holdninger.

Det har lenge vært kjent at lys spiller en avgjørende rolle for biologien til laks. Bestemte perioder av lys og mørke blir brukt gjennom dagen og året i havbruksnæringen for å øke vekst og utsette kjønnsmodning.

Men hva vet vi egentlig om hvordan lyset påvirker biologien til laks?

I dagens havbruk blir laks ofte eksponert for lys gjennom hele døgnet. Dette fordi fisken da kan se fôret om natten, og derfor spiser mer, og dermed vokser seg større på kortere tid. Men kan dette være uheldig for fisken? Ligger det skjult potensiale for robusthet, vekst og velferd i det perfekte lysmønsteret?

Den atlantiske laksens biologi styres av lyset i omgivelsene

Vi vet at den atlantiske laksen er en art hvor mye av utviklingen kontrolleres av lyset. For eksempel er økende daglengde og temperatur om våren avgjørende faktorer som signaliserer når laksen skal smoltifisere, altså gå fra å leve i ferskvann til å leve i sjøvann. Det er også et viktig signal som styrer når yngelen skal forlate elvebunnen og begynne å spise.

Forskningsgruppen Marin utviklingsbiologi ved Universitetet i Bergen har vist at døgnrytmen i hjernen hos laks etableres i utviklingsovergangen mellom ernæring fra plommesekk til aktivt fødeopptak. 

I denne overgangen mellom livsstadiene er lysoppfattelse og orientering i tid på døgnet helt avgjørende for å skaffe mat, og også å unngå at fisken selv blir spist.

Lyset i hjernen

Fisken oppdager lys i en spesialisert struktur i hjernen, kalt pinealorganet

At lyset er viktig for biologien til laks gjenspeiles også i pinealorganet. I motsetning til pinealkjertelen hos mennesket, består pinealorganet hos fisk av mange lysfølsomme celler (fotoreseptorer). 

Hos fisk refererer man til pinealet som et organ og ikke en kjertel fordi den har to egenskaper, hvor den både oppfatter lys og produserer hormoner - og ikke bare det sistnevnte som hos pattedyr. 

I mennesket oppfattes døgnrytme via spesialiserte nerveceller i øyet som sender informasjonen om lyset til hjernen og videre til pinealkjertelen. Pinealorganet hos fisk er plassert på toppen av hjernen, rett under et «vindu» hvor selve hodeskallen er tynnere og pigmenteringen er mindre, noe som tillater lys å trenge igjennom til pinealorganet. 

Dette kan man faktisk se med det blotte øyet om man observerer hodet på laksen svømmende i et kar.

Pinealorganet produserer det viktige hormonet - melatonin

De lysfølsomme cellene i pinealorganet er ikke med på å skape et bilde av omgivelsene slik lysfølsomme celler gjør i øyet, men de registrerer lys som forteller fisken om tid på døgnet (døgnrytme) og året (årsrytme). 

Dette ytre lysbildet reflekteres internt hos fisken ved hjelp av hormonet melatonin. Hormonet er kjent som et «søvnhormon» og hos dagaktive fisk vil det senke aktivitetsnivå og endre adferd om natten.

Nivåene av melatonin er lave om dagen når det er lyst og høye om natten når det er mørkt. Melatonin er altså avgjørende for å opprettholde en døgnrytme og orientere fisken til sitt ytre miljø. 

Endringene av lys- og mørkeperioder gjennom året påvirker melatoninnivået i blodet, hvor melatonin har kort varighet om sommeren, noe som gjenspeiler en kort natt, og en lengre varighet om vinteren noe som gjenspeiler en lang natt. Varigheten av melatonin signalet gir dermed fisken informasjon om årstid.

Det mange ikke vet, er at melatonin også har mange flere viktige roller i tillegg til å styre døgn- og årsrytmen. For eksempel har melatonin en viktig rolle i vekst og fruktbarhet, og det er en veldig viktig antioksidant. 

Melatonin har blant annet betennelsesdempende og krefthemmende virkninger og dette gjør hormonet viktig også for immunforsvaret. Faktisk finner man melatonin i veldig mange organismer – alt fra planter, bakterier og sopp, til makk og mennesker. Dette betyr at melatonin er svært bevart gjennom evolusjonen, noe som underbygger hormonets viktighet.

Lyset styrer produksjonen av melatonin

En naturlig rytme for produksjon av melatonin er dermed viktig for velferden og helsen til fisken. En måte å ivareta sunne melatoninnivåer på er ved hjelp av lyset, eller mer presist sagt gjennom regulering av lys- og mørkeperioder gjennom døgnet. 

Nøyaktig hvilke bølgelengde, styrke og varighet av lys som gir best mulige forhold for fisken er ikke kjent, men gjennom nyere forskning vet man nå mer om hvordan laksen oppfatter lys og hvilke lysforhold som påvirker melatoninnivået. 

Syntese av melatonin skjer hovedsakelig i mørket, derfor er det avgjørende at fisken blir utsatt for både lys og mørke i løpet av døgnet for at syntesen av melatonin skal finne sted.

Kunstig lys om natten er uheldig for produksjonen av melatonin

Som allerede nevnt utsettes laksen ofte for konstant lys i havbruksnæringen. På den måten blir fisken eksponert for lys gjennom hele døgnet, slik at den hele tiden ser fôret  og dermed både spiser og vokser mer. 

Sannsynligheten for at konstant lys uten mørke er uheldig for fisken er svært tilstedeværende. Det vil utvilsomt påvirke melatoninnivåene til fisken på en negativ måte, noe som mulig kan ha en rekke negative helsevirkninger når man vet hvor viktig melatonin er for best mulig helse og dermed robusthet hos fisken. 

Hvis man sammenligner med oss mennesker, så har ALAN (artifical light at night) altså kunstig lys om natten en sammenheng med både brystkreft hos kvinner og prostatakreft hos menn. Kunstig lys om natten er også knyttet til en rekke andre negative virkninger som blant annet søvnløshet og overvekt. 

Dersom man søker «artifical light at night salmon» i vitenskapelige databaser på nett, får man ingen treff, noe som betyr at det er gjort lite forskning på hvordan dette påvirker laksen. Likevel kan man tenke seg at det også har negative effekter hos fisk, spesielt med tanke på hvor viktig melatonin er for omtrent alle levende organismer. 

I tillegg har jo laksen også et ekstra organ for lysoppfattelse, noe som gir unike muligheter for å studere lysoppfattelse og lysets påvirkning hos fisk. Kanskje det ligger uante muligheter i lyset som vi ikke har oppdaget enda.

Litteraturliste:

• Bhattacharya, S., Patel, K. K., Dehari, D., Agrawal, A. K., & Singh, S. (2019). Melatonin and its ubiquitous anticancer effects. Mol Cell Biochem, 462(1-2), 133-155. doi:10.1007/s11010-019-03617-5
• Cho, Y., Ryu, S.-H., Lee, B. R., Kim, K. H., Lee, E., & Choi, J. (2015). Effects of artificial light at night on human health: A literature review of observational and experimental studies applied to exposure assessment. Chronobiology International, 32(9), 1294-1310. doi:10.3109/07420528.2015.1073158
• Ekström, P., & Meissl, H. (1997). The pineal organ of teleost fishes. Reviews in Fish Biology and Fisheries, 7(2), 199-284. doi:10.1023/a:1018483627058
• Falcón, J. (1999). Cellular circadian clocks in the pineal. Progress in Neurobiology, 58(2), 121-162. doi:https://doi.org/10.1016/S0301-0082(98)00078-1
• Falcón, J., Migaud, H., Muñoz-Cueto, J. A., & Carrillo, M. (2010). Current knowledge on the melatonin system in teleost fish. General and Comparative Endocrinology, 165(3), 469-482. doi:https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2009.04.026
• Hardeland, R., Pandi-Perumal, S. R., & Cardinali, D. P. (2006). Melatonin. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 38(3), 313-316. doi:https://doi.org/10.1016/j.biocel.2005.08.020
• Eilertsen, M., Norland, S., Dolan, D. W. P., Karlsen, R., Gomes, A. S., Bolton, C. M., . . . Helvik, J. V. (2024). Onset of circadian rhythmicity in the brain of Atlantic salmon is linked to exogenous feeding. PLoS One, 19(11), e0312911. doi:10.1371/journal.pone.0312911
• Perez, J. H., Tolla, E., Dunn, I. C., Meddle, S. L., & Stevenson, T. J. (2019). A Comparative Perspective on Extra-retinal Photoreception. Trends in Endocrinology and Metabolism, 30(1), 39-53. doi:10.1016/j.tem.2018.10.005
• Randall, C. F., Bromage, N. R., Thorpe, J. E., Miles, M. S., & Muir, J. S. (1995). Melatonin Rhythms in Atlantic Salmon (Salmo salar) Maintained under Natural and Out-of-Phase Photoperiods. General and Comparative Endocrinology, 98(1), 73-86. doi:https://doi.org/10.1006/gcen.1995.1045
• Saha, S., Singh, K. M., & Gupta, B. B. P. (2019). Melatonin synthesis and clock gene regulation in the pineal organ of teleost fish compared to mammals: Similarities and differences. Gen Comp Endocrinol, 279, 27-34. doi:10.1016/j.ygcen.2018.07.010

Aktuelt fra forskersonen:

Bør laksen spise potet?

Sykepleierstudenter gruer seg til å snakke med sin egen lærer. Hvorfor gjør de det?

Foto: KI generert med Midjourney.