Wissenschaftler haben das Gen entdeckt, das die Grätenbildung in Fischen steuert und es ermöglicht, Fisch zu essen, ohne Gräten zu entfernen.

Es gibt oft solche Probleme im Leben

Karausche ist lecker, hat aber zu viele Gräten

Brassen sind zart und bleiben leicht im Hals stecken

kürzlich

Hochschule für Fischerei, Huazhong Agricultural University

Das Team von Professor Gao Zexia

Gen zur Steuerung von Fischgräten gefunden

Fisch essen ohne Gräten zu entfernen wird Realität

Professor Gao Zexia führt ein Experiment durch.

Kennen Sie Fischgräten?

Der wissenschaftliche Name der Fischgräte lautet „intermuskulärer Knochen“, der durch die Verknöcherung von Sehnen im Zwerchfell entsteht. Aus der Perspektive ihres Ursprungs ist der Grund, warum Fische Stacheln entwickeln, eigentlich derselbe, warum Menschen Knochensporne entwickeln. Fischgräten sind nicht nur beim Verzehr lästig, sondern auch ein großes Hindernis für die maschinelle Verarbeitung im großen Maßstab.

Die Dornenentfernung erfolgt in 4 Schritte

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Drei Monate „Fehlersuche“

Fast 50 Kandidatengene wurden gescreent

Am 18. Dezember interviewte ein Reporter der Yangtze River Daily Professor Gao Zexia im Gene Building der Huazhong Agricultural University und hörte, wie sie über die Vor- und Nachteile der Wahl von „grätenlosem Fisch“ als Forschungsthema sprach.

Im Jahr 2012 stand Gao Zexia, der gerade seinen Doktortitel erworben hatte, vor einem „Transformationsprojekt“: Wie konnte man Brassen nicht nur produktiver und qualitativ hochwertiger machen, sondern sie auch im Fischteich und auf dem Esstisch beliebt machen? Sie entschied sich dafür, die Brasse von der mit Gräten in eine ohne Gräten zu verwandeln. Sie sagte: „Viele Menschen haben schon erlebt, dass ihnen Fischgräten im Hals stecken geblieben sind. Deshalb möchte ich grätenlose Fische züchten. Dies könnte in Zukunft eine Richtung für die Entwicklung der Massenfischindustrie sein.“

Manche Fische haben Gräten, manche nicht, manche haben viele Gräten und manche haben wenige Gräten, und das alles, weil ein oder mehrere Schlüsselgene sie regulieren. Der Schlüssel zur „Erschaffung“ grätenloser Fische liegt daher darin, das Gen (dominante Gen) zu finden, das eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Grätenwachstums spielt.

Dies ist ein völlig neues Feld. Frühere Studien zu Fischgräten konzentrierten sich hauptsächlich auf Morphologie und Phänotyp und ließen kaum Forschung zur Genetik und molekularen Regulierung zu.

Professor Gao Zexia beschrieb Reportern die Situation bei der Suche nach der Expression von Fischgräten-Genmolekülen: Sie nahmen sorgfältig jede dünne Gräte aus der Brasse heraus, entfernten das Bindegewebe und lagerten sie schnell in flüssigem Stickstoff, bevor sie zerfielen, extrahierten dann schnell RNA und führten schnell die Genexpression durch. Es soll schnell sein. Von der Entnahme der einzelnen Gräten aus dem Fisch bis zur Vervollständigung der Genexpression benötigte das gesamte Team drei Monate, um qualitativ hochwertige Fischgräten-RNA zu produzieren. Sie filterten schließlich fast 50 Kandidatengene heraus.

Da das Verfahren zum „Fischgrätenpicken“ sehr professionell und genau war, die Methode zur Extraktion von RNA verbessert wurde und die weltweit erste umfassende Genexpression bei Fischgräten erreicht wurde, meldete Gao Zexia das erste inländische Patent in der Fischgrätenforschung an.

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7 Jahre Suche und ein „Missverständnis“

Zweimal die grätenlose Brasse verpasst

Zur Überprüfung haben sie fast 50 in Brassen vorkommende Gene in den Standardmodellfisch Zebrafisch eingefügt. Der Verifizierungsprozess ist ein bisschen wie das Öffnen einer Blindbox. Mithilfe der Gen-Editierungstechnologie schalteten sie diese Gene nacheinander aus, um zu sehen, ob und wie sich das Wachstum der Fischgräten verändert. Zebrafische können in drei bis vier Monaten eine Generation hervorbringen, was den Fortschritt des Experiments erheblich beschleunigen kann. Trotzdem dauerte der Verifizierungsprozess sieben Jahre.

Gao Zexia, der mittlerweile ein nationaler Experte für Wuchang-Fischforschung ist, ließ sich von den Wendungen, der Monotonie und den Wiederholungen des Prozesses nicht beirren, konnte sich aber ein Lachen über einen „Oolong-Vorfall“ nicht verkneifen.

Durch das Ausschalten eines Gens im Zebrafisch wurde tatsächlich ein grätenloser Fisch entdeckt. Das ganze Labor war in Aufruhr und jeder hatte das Gefühl, „es endlich gefunden zu haben“. Als sie jedoch nachprüften, stellten sie fest, dass die Gräten anderer Fische aus derselben Partie wie dieser grätenlose Fisch noch vorhanden waren. Dies bestätigte, dass es sich bei dieser Entdeckung lediglich um einen schönen Irrtum handelte. Gao Zexia lächelte und sagte, dass sie immer noch nicht verstehe, warum ein grätenloser Fisch unter den grätenlosen Fisch gemischt sei. Es könnte sich um eine natürliche genetische Mutation handeln. Die Wissenschaft ist so komplex und Versuch und Irrtum sind die Norm.

Sie erzählte auch eine Geschichte über den Akademiker Gui Jianfang vom Institut für Hydrobiologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der den Forschungsfortschritt aufmerksam verfolgt hat. Der Akademiker Gui hatte zweimal grätenlose Brassen gegessen, stellte jedoch beim Essen leider fest, dass die genetischen Gene nicht erhalten geblieben waren.

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Die Gräten haben sich verändert, aber der Fisch bleibt derselbe

Dieser „Fehler“ machte Gao Zexia vorsichtiger. Sie bearbeiteten etwa 40 Gene und fanden 2018 schließlich ein „wirksames“ Gen, mit dem sich 70 % der Fischgräten reduzieren ließen. Am Schwanz waren nur noch wenige übrig und alle Stacheln auf dem Rücken waren verschwunden.

Ist „wirksam“ dasselbe wie „Hauptwirkung“? Gao Zexia war etwas unsicher. Zu diesem Zeitpunkt erreichte uns eine überraschende Nachricht aus dem fernen Brasilien. Mehr als ein Dutzend dornenlose „Riesen-Pacu“, die auf natürliche Weise mutiert waren, wurden zufällig im Amazonasbecken entdeckt. Sie hatten nicht nur weniger Stacheln, sondern waren völlig dornenlos. Obwohl diese Entdeckung ihrer Forschung nicht wirklich weiterhalf, war sie wie ein Lichtblick in der Dunkelheit. Ihr wurde klar, dass das Gen, das 70 % der Stacheln reduzieren konnte, definitiv nicht das Hauptgen war und sie erneut danach suchen musste. Dies gab ihnen einen Anker. Mit einem Ziel und einem Weg öffneten sie weiterhin die genetischen Blindboxen.

Eines Tages Ende 2019 tauchte, um es mit Gao Zexias Worten auszudrücken, „plötzlich“ das Haupteffektgen auf, und diesmal war es tatsächlich der stachellose Zebrafisch. Der grätenlose Phänotyp von Hunderten von Fischen ist sehr stabil. Nach mehreren Generationen der Zucht sind auch alle Zebrafisch-Nachkommen grätenlose Fische. Was wir bestätigen können, ist das Hauptgen, ein gemeinsames Gen, das in allen Stachelfischen vorkommt.

Nach Tests stellte sich heraus, dass sich die Fischgräten zwar verändert hatten, der Aminosäure- und Fettsäuregehalt im Fischfleisch jedoch nicht wesentlich von dem gewöhnlicher Grätenfische unterschied und die Fleischstruktur unverändert blieb.

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Echter grätenloser Fisch

Es wird erwartet, dass es auf dem Tisch der Bürger serviert wird

Nachdem das Hauptgen gefunden worden war, führte das Team von Gao Zexia eine weitere positive Überprüfung durch, indem es das Gen zurück in wirbellose Fische transplantierte, um zu sehen, ob ihnen wieder Stacheln wachsen würden, was die Rolle des Gens weiter bestätigte. Andererseits beantragten und erhielten sie staatliche Patente für die Erfindung der Gene, die die Dornen um 70 % bzw. 100 % verkleinerten, und machten sie bei verschiedenen inländischen Forschungsgruppen öffentlich bekannt, um diese Gene auf verschiedene Fischarten anzuwenden.

Derzeit experimentieren die Teams von Gao Zexia und Akademiker Gui Jianfang vom Institut für Hydrobiologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften mit der Ausschaltung der wichtigsten Gene, die das Grätenwachstum bei Brachsen, Graskarpfen und Silberkarauschen regulieren. Der Hybrid der ersten Generation (F0-Generation) von Fischen mit wenigen Stacheln wuchs gut, hatte eine normale Morphologie und unterschied sich in seinem Verhalten nicht von dem gewöhnlicher Fische mit Stacheln.

Die Brasse in Wuhan wird alle zwei Jahre geschlechtsreif, und die Karausche wird einmal im Jahr geschlechtsreif. Diese ausgewachsenen Hybridfische mit wenigen Knochen werden dann gereinigt und eine Generation lang vermehrt. Mit der dritten Generation (F2-Generation) können wir homozygote, wirklich grätenlose Fische mit stabilen genetischen Merkmalen erhalten.

Gleichzeitig müssen die Schwimmfähigkeit und die Ernährung der grätenlosen Brasse noch eingehend von wissenschaftlichen Forschern erforscht werden.

„Ich bin davon überzeugt, dass grätenloser Fisch eine Bereicherung für die Süßwasserfischindustrie und die Ernährungsstruktur der Familien sein wird.“ Sagte Gao Zexia zuversichtlich.

Quelle: Yangtze River Daily

Geschrieben von: Reporter Zhou Jie

Bild: Zusammengestellt von Peng Xuewu

Karte von Liu Yan

Herausgeber: Gao Yang

Korrekturlesen: Wang Bei