Aktuality výzkumu

Během dlouhodobé spolupráce Fakulty rybářství a ochrany vod JU s kolegy z Karlovy univerzity v Praze a s tureckými kolegy se nám podařilo aplikovat metodu umělé inkubace račích vajíček. Cílem tohoto výzkumu bylo omezit přenos račího moru z nakažených samic na potomstvo. V Turecku je lov raků, a to konkrétně raka bahenního, velmi významnou součástí komerční akvakultury. Ti jsou určeni především na export a představují významný zdroj příjmů. Tento export rostl až do poloviny 80. let 20. století, kdy náhodné zavlečení račího moru způsobilo dramatické poklesy račích populací. Přestože se hustota raků v některých tureckých jezerech obnovila na úroveň, kdy je rybolov ekonomicky výhodný, přetrvávající chronické infekce račím morem zabraňují úplnému zotavení tamních populací. Proto zde byly do rozvoje alternativních způsobů chovu raků v uzavřených akvakulturních systémech investovány nemalé finanční prostředky.

Většímu rozvoji těchto chovů však brání značná úmrtnost jak generačních jedinců odlovených z volné přírody, tak jejich mláďat. Ta je vyvolána rozvojem symptomů výše zmiňovaného račího moru. Právě tento problém jsme se pokusili vyřešit. Dokázali jsme, že již pouhá umělá inkubace oddělených vajíček od samic na průtočném systému s moruprostou vodou, potažmo v kombinaci s dezinfekcí vajíček ve formaldehydu či kyselině peroctové, omezuje přenos infekce z matky na potomstvo.

Využití této metody má výrazný potenciál v komerčních chovech raků v prostředí potenciálně ohroženým rizikem přenosu račího moru – skrze nakažené generační raky, popř. infikovanou vodou. Jedná se o další konkrétní úspěch vědců z FROV JU v ochraně původních druhů raků a zmírnění negativních důsledků šíření nepůvodních druhů raků a račího moru. 

Podrobné informace jsou dostupné v původním článku: Kozák, P., Erol, K.G., Uzunmehemtoglu, O.Y., Tangerman, M., Mojžišová, M., Özkök, R., Kouba, A., Cinar, S., Petrusek, A., 2023. Short-term artificial incubation before hatching limits vertical transmission of Aphanomyces astaci from chronically infected females of a host species susceptible to crayfish plague. Aquaculture 569: 739373. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2023.739373

Napsal: prof. Pavel Kozák

Velké množství ryb se každoročně zkazí v průběhu jejich skladování od úlovku po konzumaci. Proto se v posledních letech intenzivně zkoumají různé inovativní konzervační metody či aditiva pro snížení těchto ztrát. Bylo zjištěno, že esenciální oleje (EO) mají silný konzervační efekt a mohly by být využívány jako přírodní konzervant chlazených ryb. Nicméně navzdory velkému množství studií zabývajících se využitím EO při skladování chlazených ryb nebylo dosaženo jasného řešení, jaké EO a jakým způsobem je používat, aby bylo dosaženo konzistentních výsledků a skladované ryby byly dostatečně ochráněny před kažením. V naší studii jsme systematicky analyzovali data ze 180 vědeckých článků, které se zabývaly využitím EO při skladování chlazených ryb s cílem zjistit, jaké EO jsou nejefektivnější v potlačení širokého spektra mikroorganismů, jaká je jejich optimální koncentrace a aplikační metoda a zda nemají negativní vliv na senzorické vlastnosti ryb. Cílem bylo najít optimální EO a podmínky jejich aplikace pro využití v rybářském průmyslu.

Identifikovali jsme šest EO, které mají mimořádný potenciál redukovat celkovou mikroflóru na chlazených rybách v průběhu jejich skladování. Jedná se o EO z citrusu, máty, oregana, tymiánu, zatárie a zázvorovitých. Nicméně ne všechny tyto EO potlačují všechny skupiny mikroorganismů kažení. Pouze EO z oregana, zázvorovitých a tymiánu mají účinnost na celé spektrum hlavních skupin mikroorganismů kažení. Důležité je také zvolit správnou metodu aplikace. Jako vhodná metoda se zdá být aplikace EO pomocí aktivních filmů s nanoemulzí či v aktivních chytrých baleních. EO mají často velmi silné senzorické účinky, a proto je potřeba vybírat takové EO a jejich koncentrace a způsoby aplikace, aby bylo zabráněno negativnímu vlivu EO na senzorické vlastnosti ryb. V naší studii jsme zjistili, že pouze malá část studií se tímto aspektem zabývala. Ty studie, které zkoumaly vliv EO na senzorické vlastnosti ryb naznačují, že nízká hladina většiny EO má malý vliv především na vůni čerstvých ryb. Nicméně v průběhu skladování ryb jsou senzorické vlastnosti ryb ošetřených EO významně lepší než u kontrolních ryb. Vybrané EO v nízkých koncentracích v kombinaci se správnou metodou aplikace tedy mohou pomoci prodloužit skladovatelnost, čerstvost a bezpečnost chlazených ryb bez negativního vlivu na senzorické vlastnosti. Studie poskytuje jasnou strategickou podporu pro optimalizaci použití EO při skladování chlazených ryb a snížení jejich ztrát.

Podrobné informace lze nalézt v původním článku: Hao, R., Roy K., Pan, J., Shah, B.R., Mraz, J. 2021. Critical review on the use of essential oils against spoilage in chilled stored fish: A quantitative meta-analyses. Trends in Food Science & Technology 111: 175–190.

Tepelná mapa antimikrobiální účinnosti šesti nejlepších esenciálních olejů s mimořádným potenciálem redukce hlavních skupin mikroorganismů kažení

Hlavní studované metody aplikace esenciálních olejů na chlazené ryby

Kapr obecný patří celosvětově mezi nejvíce produkované druhy ryb. Stejně tak je tomu i v České republice, kde je kapr dominantní chovanou rybou. To je dáno mj. dlouhodobým šlechtitelským úsilím, které se neobejde bez držení genetických zdrojů jednotlivých plemen a linií, jenž se dále používají pro produkci užitkových hybridů. Jako případná záloha genofondů slouží kryobanka, kde se uchovávají spermie, které lze po rozmrazení použít k oplození jiker. Současné postupy v biotechnologiích reprodukce ale umožňují vyvinout alternativní strategie pro uchování a následné obnovení genetického materiálu vybraných jedinců. Každý pohlavně rozmnožující se organismus má zárodečné kmenové buňky, samičí oogonie a samčí spermatogonie. Tyto buňky mají schopnost sebeobnovení, ale i diferenciace ve vajíčka a spermie. Pracovníci z Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích v rámci evropského projektu Aquaexcel2020 vyvinuli postupy pro zamražení a následné obnovení zárodečných kmenových buněk u kapra, kdy životaschopnost buněk byla potvrzena pomocí transplantace do zlatých karasů jakožto náhradních rodičů. Vyvinuté metody pro kryoprezervaci umožňují uchovat samičí a samčí genetický materiál, kdy především uchování samičího materiálu má velký význam pro další aplikace, jelikož dosavadní metody pro zmrazovaní oocytů ryb byly neúspěšné.

Dalším krokem je transplantace rozmrazených zárodečných buněk do recipientů. Tato technologie není příliš vzdálená od náhradního rodičovství u lidí.  U lidí se obvykle přenáší již vyvinutý zárodek, ale v případě transplantace zárodečných kmenových buněk u ryb je vytvořen samoudržitelný systém, kdy dochází ke kontinuální produkci spermií a vajíček. Jako náhradního rodiče lze zvolit druh, který má v určitých ohledech lepší vlastnosti, například menší velikost těla při dosažení časnější pohlavní dospělosti, nebo vyšší odolnost vůči chorobám, na které je dárcovský druh vnímavý. Všechny tyto charakteristiky splňuje zmiňovaný karas zlatý – rybka, kterou každý zná z akvárií nebo zahradních jezírek.

Dalším důležitým předpokladem pro aplikaci techniky náhradní reprodukce je sterilizace recipienta, která eliminuje případnou kompetici o prostor ve vyvíjející se gonádě. Navíc, v případě výtěru, nedochází k produkci gamet obou druhů, ale jsou produkovány pouze gamety dárcovského druhu. Nejpoužívanější metodou sterilizace je blokováním genu, který je klíčový pro vývoj zárodečných buněk recipienta. Po rozplavání takto sterilizovaných larev recipienta je tkáň dárce rozmrazena a připravena ve formě suspenze buněk pro transplantaci. Samotná transplantace je provedena pomocí skleněné mikrokapiláry, kterou je do tělní dutiny vpraveno několik tisíc buněk. Transplantované buňky jsou schopny kolonizovat a množit se v gonádě příjemce. Tři měsíce po transplantaci do náhradních rodičů byly vyvíjející se zárodečné buňky kapra detekovány přibližně u poloviny transplantovaných jedinců pomocí molekulárních analýz. Po transplantaci samičích zárodečných buněk do karasů bylo dosaženo produkce kapřích spermií. Tato schopnost oogonií se diferenciovat v samčí pohlavní buňky je dána právě jejich kmenovostí, což otevírá další možnosti pro aplikace zárodečných buněk u ryb, kdy pomocí náhradních rodičů mohou být produkovány vajíčka a spermie původem z jednoho dárce.

Podrobnější informace lze najít v následujících publikacích:

- Franěk, R., Marinović, Z., Lujić, J., Urbányi, B., Fučíková, M., Kašpar, V., Pšenička, M., Horváth, Á. Cryopreservation and transplantation of common carp spermatogonia. PLoS ONE 14: e0205481.
- Franěk, R., Tichopád, T., Steinbach, C., Xie, X., Lujić, J., Marinović, Z., Horváth, Á, Kašpar, V., Pšenička M. Preservation of female genetic resources of common carp through oogonial stem cell manipulation. Cryobiology 87:78-85.

Years of collecting samples from a wide range, mainly in Eastern Europe and Asia, and subsequent work in the laboratory have borne fruit. A team of scientists from several European departments led by Martin Bláha have shed light on genetic diversity and its distribution in the P. leptodactylus species complex. This relatively large native crayfish species has its original distribution range in the Azov, Black and Caspian Sea basins.  The species is also known for its enormous morphological variability and the number of described species and subspecies. However, as analyses of several mitochondrial and one nuclear gene have shown, the situation for this species complex will ultimately be much simpler than scientists had anticipated. Analyses of individuals from 65 populations and 14 countries have revealed a strong mitonuclear discordance, suggesting the existence of only one species with three deeply separated evolutionary mitochondrial phylogroups. These phylogroups have their centres of distribution in (i) central and southern Europe, (ii) eastern Europe and Asia, and (iii) Turkey (Fig. 1). The area of species origin is assumed to be the Black Sea basin and the diversification and origin of individual mtDNA phylogroups were placed to the late Miocene (5-8 million years ago). However, analyses have also revealed the occurrence of individuals from the Asian and Turkish lineages outside their native range, which is a consequence of the demand for freshwater crayfish and their capture in the Armenian Lake Sevan or Turkish lakes and subsequent transport to European countries. Similarly to other species of edible large crustaceans, these do not always end up on the plates of restaurant customers but are then found or caught in rivers or stillwaters around restaurants.

The results of this study are likely to change the current morphology-based nomenclature of P. leptodactylus complex with eight species and two subspecies described. Although the authors do not rule out the possibility that there is a previously undiscovered population in the vast range of the species having a completely different genetic footprint, the probability is very low.

Bláha, M., Patoka, J., Policar, T., Śliwińska, K., Alekhnovich, A., Berezina, N., Petrescu, A.-M., Mumladze, L., Weiperth, A., Jelic, M., Kozák, Pa., Maguire, I., 2023.  Phylogeographic patterns of genetic diversity in Pontastacus leptodactylus (Decapoda: Astacidae): is the hypothesis of the taxonomically rich genus Pontastacus true? Zoological Journal of the Linnean Society 199: 140–155. https://doi.org/10.1093/zoolinnean/zlad025

Pictures:

1. Narrow-clawed crayfish Pontastacus leptodactylus(photo Andráš Weiperth)

2. Geographic distribution of particular mitochondrial phylogroups. Red colour refers to European phylogroup, blue colour refers to Asian phylogroup, and green colour refers to Turkish phylogroup. Notice the Turkish phylogroup in the middle part of Danube River and Danmark and Asian phylogroup in Croatia, out of their original distribution area.

V současnosti je pozornost vědců zaměřena na studium výskytu, vlivu a mechanizmů účinku různých psychoaktivních sloučenin přítomných ve vodním prostředí v důsledku antropogenního znečištění. Psychoaktivní látky vyskytující se ve vodním prostředí působí na centrální nervový systém vodních organizmů, což může vést ke změnám jejich chování. Ovlivňují např. vztahy mezi predátorem a kořistí, příjem potravy, rozmnožování či migrační chování. 

Cílem této studie bylo porovnat vypovídací schopnost různých vzorkovacích postupů využitelných pro sledování přítomnosti psychoaktivních látek ve vodním prostředí. V rámci studie bylo monitorováno deset českých řek s různým průtokem a podílem komunálního znečištění, ve kterých jsme sledovali výskyt psychoaktivních léčiv. Byly porovnávány tyto přístupy – bodové odběry vody, pasivní vzorkovače, homogenáty celých těl juvenilních ryb a vybrané tkáně dospělých ryb. Našli jsme statisticky významné vztahy mezi vzorky bodových odběrů vody a pasivními vzorkovači, ale při porovnání koncentrací farmak v pasivních vzorkovačích a jednotlivých tkáních ryb jsme žádnou korelaci neprokázali. Zajímavé je, že antidepresivum sertralin bylo nalezeno ve všech vzorcích mozku dospělých ryb kromě mozků ryb z horního toku Vltavy v Národním parku Šumava. Tuto jedinou lokalitu ze všech sledovaných je možno označit jako minimálně zatíženou sledovanými látkami, přestože i zde byly některé z nich zachyceny pasivními vzorkovači.

Dále jsme potvrdili teorii, že zásadní roli v intenzitě znečištění vodního prostředí látkami přítomnými v komunálních odpadních vodách hraje faktor naředění. Menší toky, kam ústí vyčištěná odpadní voda i z relativně malých sídel, jsou více znečištěné než větší řeky, kam ústí vyčištěná odpadní voda z velkých měst.

Více podrobností lze najít v následující publikaci: Grabicová, K., Grabic, R., Fedorova, G., Kolářová, J., Turek, J., Brooks, B.W., Randák, T., 2020. Psychoactive pharmaceuticals in aquatic systems: A comparative assessment of environmental monitoring approaches for water and fish. Environmental Pollution 261, 114150.

3-D reconstruction of a live cell using the new technology Credit: Dr Renata Rychtáriková

Looking at live cells under a microscope is a difficult task. The size and shape of samples limit the methods biologists can use to look at their materials, and even what they can examine. But a new algorithm could help researchers get a better look at living cells, with research applications from cancer treatments to IVF.

“We live in the nano-era,” says Dr Renata Rychtáriková, the paper's lead author and a researcher at the University of South Bohemia, in the Czech Republic. But, she notes, things at a nano scale are hard to see. “The majority of the nano-world escapes observation at the moment, and our information about it is only indirect.”

Current sample-studying methods, such as Scanning Electron Microscopy (SEM), only reveal what is happening on the surface. Samples for other methods, like transmission electron microscopy, must have a thickness between 10 and 200 nm, while a typical mammalian cell has a thickness of 3-5 μm.

To combat this, Rychtáriková and colleagues developed a way to use bright-field optical microscopes to delve deeper into objects. Their algorithm captures several images to build a 3-D map of a cell. They have published their results in the journal Ultramicroscopy.

The algorithm works by comparing two images taken at slightly different positions. It looks for parts of the cell that respond best to the light, and seeks out ones that are moving. By doing so, it helps shine a light on detailed cellular structures more effectively than previous methods. The result is a virtual 3-D model of the cell.

“The research was inspired by the biology of living mammalian cells, which is fundamental for cancer healing, organ replacement, implantology, neurology, embryology and IVF,” explains Rychtáriková. “There has been great interest from the medical community since the start of the development of our method,” she adds. And the research is attracting interest from several other sources as well.

“After the biologists, the material scientists interested in nanoprinting came forward,” says Rychtáriková. Because the algorithm allows researchers to use thicker samples, and because it only requires a common microscope, many scientists are hoping to start using it. “The interest from the application sphere far exceeds our time possibilities,” she adds.

The article was assigned by Elsevier among top 30 papers in the field of Physics for 2017.
Article details:

Rychtáriková, R., Náhlík, T., Shi, K., Malakhova, D., Macháček, P., Smaha, R., Urban, J., Štys, D. 2017. Super-resolved 3-D imaging of live cells’ organelles from bright-field photon transmission micrographs. Ultramicroscopy 179: 1-14. (IF 2015 = 2.874)

3-D rekonstrukce živé buňky s využitím nové technologie Kredit: Dr. Renata Rychtáriková

Nahlédnout dovnitř živé buňky pomocí mikroskopu je velmi obtížný úkol. Velikost a tvar buňky omezují rozsah metod, které biologové mohou k pozorování materiálů použít, a dokonce i to, co můžou zjistit. Nový algoritmus může výzkumníkům poskytnout lepší pohled do nitra živé buňky. Metoda našla využití od výzkumu rakoviny až po oplodnění in vitro.

„Žijeme v nano-éře.“ říká Dr. Renata Rychtáriková, hlavní autor článku a výzkumník na Jihočeské univerzitě v Českých Budějovicích, a podotýká, že objekty nanorozměrů jsou obtížně pozorovatelné. „Většina objektů nanosvěta uniká v současné době pozorování a informace o nich je jen nepřímá.“

Současné metody studia vzorků, jako skenovací elektronová mikroskopie, ukazují jen co se děje na povrchu. Vzorky pro metody jako je transmisní elektronová mikroskopie musí mít tloušťku mezi 10 a 200 nm, zatímco typická savčí buňka má tloušťku 3-5 μm.

Aby se s tímto omezením vypořádali, Rychtáriková se svými kolegy vyvinuli metodu, jak využít mikroskopii v procházejícím světle k hlubšímu náhledu do objektů. Jejich algoritmus využívá několik obrázků k vytvoření trojrozměrné mapy buňky. Publikovali své výsledky v časopisu Ultramicroscopy.

Algoritmus pracuje s obrázky pořízenými na velmi málo odlišných pozicích. Hledá objekty, které nejvíce mění procházející světlo a hledá i objekty, které se pohybují. Tím zvýrazňuje detailní buněčné struktury účinněji než všechny dosavadní metody. Výsledkem je virtuální 3D model buňky.

 „Výzkum byl inspirován potřebami biologie savčí buňky, která je základem pro léčení rakoviny, náhradu orgánů, implantologii, neurologii, embryologii a oplodnění  in-vitro.“ vysvětluje Rychtáriková. „Medicínská komunita se o výsledky zajímala od počátku našeho vývoje.“ dodává. Ale výzkum přitahuje i zájemce z jiných oborů.

„Po biolozích přišli materiáloví vědci z oblasti nanotisku.“ říká Rychtáriková. Hlavními důvody, proč algoritmus vědce zajímá, je to, že využívá běžného mikroskopu a že je možno pracovat s tlustšími vzorky. „Zájem z oblasti aplikací daleko překračuje naše časové možnosti.“ dodává.

Článek byl vydavatelstvím Elsevier vybrán mezi 30 nejlepších článků tohoto roku z oblasti fyziky.

Detaily článku:

Rychtáriková, R., Náhlík, T., Shi, K., Malakhova, D., Macháček, P., Smaha, R., Urban, J., Štys, D. 2017. Super-resolved 3-D imaging of live cells’ organelles from bright-field photon transmission micrographs. Ultramicroscopy 179: 1-14. (IF 2015 = 2.874)

Popis obrázku: a) Celkový pohled na algoritmus, b) postup oddělení buňky od pozadí, c) postup trojrozměrné rekonstrukce obrazu.

Caviar is a high cost delicacy consisting of salt-cured fish-eggs of the sturgeon family. Natural populations of sturgeon have declined during the past century through poaching for caviar, water pollution, and habitat degradation, making them currently the world’s most endangered group of species. It has led to the development of sturgeon culture, originally for reintroduction, but more recently for caviar production. “Besides pure species, less priced caviar is also produced by fertile sturgeon hybrids. Among those, bester (hybrid between beluga Huso huso female and sterlet Acipenser ruthenus male) is the most widely used.

Akvakultura je nejrychleji rostoucím odvětvím celosvětové produkce potravin. Trvalý růst produkce a dlouhodobá udržitelnost akvakultury vyžaduje velké množství dostatečně kvalitní vody. Opětovné využívání odpadních vod se v současnosti stává pro akvakulturu stále důležitějším zdrojem. Opakované použití vyčištěné odpadní vody však přináší určitá bezpečnostní rizika. Mezi celou řadou antropogenních znečišťujících látek představují léčiva důležitou skupinu polutantů. Rezidua léčiv jsou všudypřítomná v komunálních odpadních vodách z důvodu jejich vysoké spotřeby a neúplného odstranění během konvenčního čištění odpadních vod. Kontinuální vypouštění těchto vod do vodního prostředí ovlivňuje život vodních organismů.

V předložené studii jsme testovali účinnost biologického rybníka z pohledu odstraňování léčiv z vyčištěných odpadních vod a byla hodnocena rizika používání vyčištěné vody pro produkci ryb. Na základě zjištěných výsledků se studovaný systém jeví jako užitečný krok pro dočištění odpadních vod, při kterém dochází ke snížení koncentrace přítomných léčiv ve vodě. Potenciální ekotoxikologická rizika, včetně rezistence vůči antibiotikům, byla významně snížena, což může být zásadní pro následné opětovné použití odpadní vody v akvakultuře.

Podrobné informace jsou dostupné v původním článku: Fedorova, G., Grabic, R., Grabicová, K., Turek, J., Van Nguyen, T., Randák, T., Brooks, B.W., Žlábek, V., 2022. Water reuse for aquaculture: Comparative removal efficacy and aquatic hazard reduction of pharmaceuticals by a pond treatment system during a one year study. Journal of Hazardous Materials 421: 126712.

Schematický přehled studovaného ekosystému.

Podobné problémy se vyskytly i v dalších evropských zemích, kde rovněž chovají kapra (Německo, Rakousko, Polsko, Nizozemí, Velká Británie,…). Ve většině případů byl ve tkáních nemocných a uhynulých ryb detekován virus podobný tomu, který je od 70. let minulého století pokládán za původce takzvané „spavé nemoci koi kaprů“, a jež se doposud vyskytoval hlavně v Japonsku u okrasné formy kapra. Vzhledem k tomu, že jedním z doprovodných příznaků tohoto onemocnění je otok (edém) různých tkání, byl původce nazván v angličtině „Carp Edema Virus“, zkráceně CEV (zatím nemá adekvátní český název, ale je možno mu říkat „kapří edema virus“). Kapři infikovaní tímto virem mají problémy s dýcháním, shromažďují se u hladiny nebo u přítoku a někdy „troubí“. Zároveň ztrácejí únikový reflex, jsou malátní, jakoby ospalí, a lze je u břehů vylovit holýma rukama. Po vylovení jsou na kůži ryb patrné světlejší skvrny, oči se jeví jako zapadlé a na žábrách bývají světlé, téměř bílé okrsky odumřelé tkáně, někdy pokryté šedozelenou plísní. Zatím bylo toto onemocnění zaznamenáno pouze u kapra. Touto úzkou hostitelskou specifičností a typickými příznaky se toto onemocnění velmi podobá jiné virové nákaze, a sice koi herpesviróze (KHV). Jsou zde však dva podstatné rozdíly: 1. onemocnění způsobené CEV se projevuje zpravidla při teplotách 8 – 18°C, zatímco KHV nejčastěji kolem 23°C; 2. na onemocnění způsobené CEV nepatří mezi sledované nákazy ryb, kdežto KHV je uvedena na seznamu tzv. „nebezpečných nákaz“, na která se vztahují určitá mimořádná veterinární opatření.

Onemocněním „CEV“ se už začalo zabývat mnoho výzkumných pracovišť. Bylo zjištěno, mimo jiné, že virus nacházený u japonských koi kaprů trpících spavou nemocí se od viru detekovaného v případech onemocnění kaprů v Evropě geneticky přece jen trochu liší. Výzkum, na němž se s kolegy z Německa, Velké Británie a Polska podíleli i pracovníci z FROV JU, prokázal, že zdravé ryby držené v nádržích společně s nemocnými, vykazují odlišnou vnímavost k dvěma existujícím variantám viru: koi kapři se snáze nakazili od nemocných koi kaprů a byli odolnější vůči „kapřímu“ viru, kdežto obyčejní kapři byli zase vnímavější k infekci přenášené jejich nemocnými soukmenovci, zatímco k viru vylučovanému nemocnými koi kapry byli poměrně imunní. Zároveň se ukázaly rozdíly ve vnímavosti k virům u různých plemen kapra. Podobně jako dříve u KHV, i zde byla jednoznačně prokázána vyšší odolnost Amurského sazana, což je divoká forma kapra, původně žijící v povodí řeky Amur. Lze se domnívat, že plemena, která mají ve svém rodokmenu tohoto asijského předka, jako například Ropšinský šupinatý kapr nebo Amurský lysec, budou rovněž vykazovat vyšší odolnost a přežití v případě, že se CEV na našem území rozšíří.

Bližší informace o této problematice jsou uvedeny v publikaci Adamek, M., Oschilewski, A., Wohlsein, P., Jung Schroers, V., Teitge, F., Dawson, A., Gela, D., Piačková, V., Kocour, M., Adamek, J., Bergmann, S. M., Steinhagen, D. 2017. Experimental infections of different carp strains with the carp edema virus (CEV) give insights into the infection biology of the virus and indicate possible solutions to problems caused by koi sleepy disease (KSD) in carp aquaculture. Veterinary Research 48: 12.

Ve vodních ekosystémech se momentálně vyskytují tisíce farmaceuticky aktivních látek v koncentracích nanogramů po mikrogramy na litr vody. Tyto nízké koncentrace jsou často schopny ovlivnit i necílové vodní organizmy, jelikož jsou přímo vyvinuté tak, aby byly efektivní v nízkých koncentracích. Tyto látky nicméně přetrvávají ve vodním prostředí jako komplexní směsi. Jak mohou tyto koktejly polutantů ovlivnit vodní organizmy? To je z velké části stále nevyřešené.

Cílem studie bylo zjistit, jak se liší odezvy na koktejl šesti polutantů (citalopram, sertralin, oxazepam, venlafaxin, tramadol, metamfetamin) oproti reakci na jednotlivé polutanty a jakým způsobem ovlivní chování raků (ukrývání a průzkum arény). V nepřítomnosti úkrytu byli exponovaní raci překvapivě méně aktivní, pomalejší, a i proto urazili menší vzdálenost než kontrolní jedinci. Oproti tomu, v přítomnosti úkrytu byli exponovaní raci častěji mimo úkryt, byli aktivnější než kontrola. Výsledky naznačují, že environmentálně blízké koncentrace použitého mixu farmak pozměňují chování necílových vodních organizmů, a to dokonce více než bylo popsáno při studii expozice individuálním polutantům. Sledované změny chování mohou vést k poškození vitality populací raků, jejich větší zranitelnosti vůči predaci a výsledně k narušení procesů v ekosystému. Tak či onak, stále je nutné problematiku studovat na úrovni vlivu různých kombinací farmak a jejich způsobu působení ve vodním prostředí.

Další informace je možné získat přímo v publikaci: Hossain, M.S., Kubec, J., Guo, W., Roje, S., Ložek, F., Grabicová, K., Randák, T., Kouba, A., Buřič, M., 2021. A combination of six psychoactive pharmaceuticals at environmental concentrations alter the locomotory behavior of clonal marbled crayfish. Science of the Total Environment 751: 141383.

Nanotechnologie lze definovat jako studium, návrh, tvorbu, syntézu, manipulaci a aplikaci funkčních materiálů v nanometrovém měřítku. V posledních letech ukazuje nanotechnologie obrovský potenciál při zlepšování a zvyšování růstu akvakultury. V našem přehledovém článku jsme shrnuli dostupnou literaturu zaměřenou na aplikace různých druhů nanočástic v akvakultuře a rybolovu. Za tímto účelem jsme nejprve zdůraznili, jak se tato technologie používá při aplikaci vakcín, při čištění vody od těžkých toxických kovů a koliformních mikroorganizmů a při dodávání živin, které hrají významnou roli při zvyšování růstu a imunologických parametrů ryb. Na druhou stranu jsme na rozdíl od jejich užitečnosti také popsali toxicitu a nepříznivé účinky, které materiály a produkty založené na nanotechnologiích působí nejen na životní prostředí, ale v konečném důsledku také na lidské zdraví. Zároveň jsme proto pojednali o důležitosti a potřebě ekologických, netoxických přírodních strategií na podporu udržitelné akvakultury. To zahrnovalo diskusi o přírodních bioaktivních sloučeninách, které se používají převážně v akvakultuře jako stimulátory růstu a imunomodulátory, zde na příkladu kurkuminu. Bohužel jejich nízká biologická dostupnost ve vodných roztocích brání jejich účinnosti. To nás vedlo k aplikaci Pickeringových emulzí, o kterých je známo, že jsou bezpečné a mají vysokou stabilitu a které se používají hlavně jako dodávací systémy pro tyto sloučeniny ve snaze zvýšit jejich biologickou dostupnost.

Podrobné informace naleznete v původním článku: Shah, B.R., Mráz, J., 2020. Advances in nanotechnology for sustainable aquaculture and fisheries. Reviews in Aquaculture 12: 925–942.

Kaviár je na celém světě vysoce ceněná pochoutka. Vyrábí se z mírně solených jiker jeseterovitých ryb. Bohužel kvůli pytláctví a ničení přirozených lokalit patří jeseteři mezi nejvíce ohrožené živočichy na naší planetě. Výrazný pokles populací jeseterů v přírodě vedl k rozvoji jejich akvakulturních chovů, původně zaměřených na znovunavrácení do přírody, v poslední době však více na produkci kaviáru. „Kaviár je mimo čistých druhů jeseterů také produkován z jejich hybridů, mezi kterými je nejpoužívanější bestěr, hybrid samice vyzy velké, Huso huso a samce jesetera malého, Acipenser ruthenus. Bez odpovídající metody založené na analýze DNA není takřka možné rozpoznat méně hodnotný kaviáru hybridů od kaviáru čistých druhů. Stejně tak samotná druhová identifikace jeseterů je značně komplikovaná a vyžaduje odpovídající molekulární metody,“ říká Miloš Havelka, který se zabývá výzkumem jeseterovitých ryb na Fakultě rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity.
Vědci Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích ve spolupráci s univerzitou Hokkaidó v Japonsku vyvinuli novou metodu pro identifikaci vyzy velké a jejího kaviáru, který je nejdražším živočišným produktem na trhu a tudíž často i předmětem obchodních podvodů. Metodu identifikace popisuje M. Havelka: Pomocí moderních metod molekulární genetiky jsme identifkovali specifické znaky v genomu vyzy velké a jesetera malého. Na základě těchto druhově specifických znaků jsme následně vytvořili jednoduchou metodu umožňující identifikaci jedinců vyzy velké, jesetera malého a bestěra. Metoda spolehlivě funguje i pro určení druhového původu kaviáru a vyžaduje pouze jednu jikru pro analýzu.
Vyvinutý nástroj by měl přispět k lepší a spolehlivější kontrole a regulaci mezinárodního obchodu s vysoce ceněnými produkty jeseterů, a také k ochraně a znovunavrácení jeseterovitých ryb do volné přírody. Jelikož je vyvinutý nástroj velice jednoduchý a nevyžaduje drahé přístrojové vybavení, může být snadno použitelný napříč laboratořemi i v méně rozvinutých zemích.

Podrobné informace naleznete v původním článku: Havelka, M., Fujimoto, T., Hagihara, S., Adachi, S., Arai, K. 2017. Nuclear DNA markers for identification of Beluga and Sterlet sturgeons and their interspecific Bester hybrid. Scientific Reports. Doi: 10.1038/s41598-017-01768-3

Obrázek 1. Vzorek kaviáru připravený k analýze.
Obrázek 2. Schéma analýzy vzorku kaviáru pomocí nově vyvinuté metody.

Global research shows that treated municipal wastewaters still contain some xenobiotics. Progestins (also known as progestogens) are an important group of such compounds. They are contained e.g. in hormonal contraception and in other hormonal preparations what predisposes them to have a broad therapeutic use. Thus, progestins occur in municipal wastewaters and their concentrations rather tend to increase. Progestins can pass through municipal wastewater treatment plants unchanged and then contaminate surface waters. Indeed, various studies have shown their presence in surface waters worldwide. In some cases, progestins were found in surface waters at levels that exceed the concentrations inducing adverse effects on aquatic organisms under laboratory conditions. Despite that there are only few pieces of information on this topic, the risk posed by progestins for the aquatic environment should not be underestimated. Given that progestins mimic natural hormones, their uncontrolled entry into a body can seriously disrupt the established hormonal balance and could result in a myriad of other consequent adverse effects.

For these reasons, scientists from the Faculty of Fisheries and Protection of Waters in Vodňany (under the University of South Bohemia in České Budějovice) aim at screening of the occurrence of progestins and the related hormonal (progestagenic) activities in Czech aquatic environment. They focus on the “risky” localities including effluents from wastewater treatment plants and the respective downstream surface waters. Along with monitoring of occurrence of progestins and hormonal activities, experiments in laboratory were carried out in order to determine progestagenic activity of these compounds. It has been revealed that progestins do not occur at such a high levels in effluents from Czech wastewater treatment plants as they do in other European and Asian countries. Nevertheless, due to continuously increasing consumption of hormonal preparations and broadening their use, this issue deserves further attention. Results of this research also indicate which compounds, out of a wide spectrum of progestins, could pose the highest risk for the aquatic environment and therefore they should get the highest priority in further testing. These include medroxyprogesteron acetate, megestrol acetate and progesterone, which have been detected most frequently at studied localities and also possess relatively strong hormonal (progestagenic) activity.

The implementation of the current research has been ongoing for three years and is financially supported by the Grant Agency of the Czech Republic (16-09709Y). Samples of wastewater have been provided by following institutions: ČEVAK, a.s.; TSST Strakonice s.r.o., BVK, a.s. a STU Bratislava.

Detailed information on obtained results can be found in publication: Šauer, P., Stará, A., Golovko, O., Valentová, O., Bořík, A., Grabic, R., Kocour Kroupová, H., 2018. Two synthetic progestins and natural progesterone are responsible for most of the progestagenic activities in municipal wastewater treatment plant effluents in the Czech and Slovak republics. Water Research 137: 64-71.

Nedávná studie Borise Liptáka a kolegů publikovaná v časopise BioInvasions Records dokumentuje první výskyt invazního raka červeného (Procambarus clarkii) na Slovensku. Tento druh, původem z jižních oblastí Spojených států a severního Mexika, je celosvětově nejrozšířenějším a nejinvaznějším druhem raka. Je známý svou přizpůsobivostí, schopností vytlačovat původní druhy a narušovat místní ekosystémy.

Díky spolupráci se slovenskými kolegy byla získána data o jeho výskytu na dvou přírodních lokalitách, které jsou napájeny termálními prameny. První lokalita se nachází u Turčianských Teplic ve středním Slovensku, pod komerčním zařízením pro chov akvarijních živočichů (nejpravděpodobnější zdroj populace díky únikům). Tato populace je zatím relativně omezená ve svém rozšíření. Druhá lokalita se nachází přibližně 150 km jižně, poblíž Komárna, a nedávné nálezy naznačují rychlé šíření v této oblasti, pravděpodobně v důsledku vypouštění raků nezodpovědnými chovateli.

Obě populace jsou velmi početné a dobře etablované. Od jejich prvního zaznamenání na jaře 2023 byla zahájena monitorovací a ochranářská opatření s cílem snížit jejich počet a omezit jejich další šíření. Dosud bylo díky koordinovanému úsilí místních partnerů – především Národního parku Veľká Fatra a Chráněné krajinné oblasti Dunajské luhy, odchyceno desetitisíce jedinců.

Podrobné informace lze nalézt v původním článku: Lipták, B., Prati, S., Oficialdegui, F.J., Apfelová, M., Pekárová, S., Kautman, J., Janský, V., Kouba, A., 2024. First populations of invasive red swamp crayfish flourish in Slovakia. BioInvasions Records 13: 825–841. https://doi.org/10.3391/bir.2024.13.3.20

Autor: doc. Antonín Kouba

Pstruzi žijící v tocích, kam ústí čistírny odpadních vod, měli v těle jedenáct psychoaktivních látek včetně antidepresiv. Vyčištěné komunální odpadní vody jsou zdrojem biologicky účinných látek včetně těch, které ovlivňují nervovou soustavu organismů. Na vliv těchto látek na pstruha obecného se ve svém unikátním výzkumu zaměřil tým vědců z Laboratoře environmentální chemie a biochemie Fakulty rybářství a ochrany vod ve Vodňanech. Všech jedenáct analyzovaných psychoaktivních látek, včetně u nás nejčastěji používaných antidepresiv, bylo nalezeno minimálně v jedné tkáni pozorovaných ryb, nejvyšší koncentrace přitom byly v játrech a ledvinách.
 
“Vodní organismy, které žijí v tocích, do nichž ústí čističky, jsou psychoaktivním látkám vystaveny celý život a koncentrace těchto látek v jejich těle může ovlivňovat jejich metabolismus i chování,” říká doktorka Kateřina Grabicová z Laboratoře environmentální chemie a biochemie Fakulty rybářství a ochrany vod Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích. “Domníváme se, že ovlivnění chování může v kombinaci s dalšími vlivy způsobovat velmi významné změny v populacích volně žijících ryb i obecně ve vodních ekosystémech. Ryby mohou například projevovat menší bázlivost a neukrýt se včas před predátorem,” dodává.
 
Cílem studie bylo přispět k objasnění otázky, zda mohou látky vypouštěné z čističek v delším časovém horizontu přecházet do ryb. Experiment byl založen na světově unikátním postupu, který spočíval v použití ryb žijících přímo ve sledovaném toku. Jako modelový tok byl vybrán úsek Živného potoka ovlivněný výtokem z čistírny odpadních vod města Prachatice. Část jedinců pstruha obecného žijící v kontrolní lokalitě (nad městem Prachatice) byla odlovena, označena a okamžitě přesazena do lokality ovlivněné výtokem z čističky. Následně byl ve zvolených časových odstupech potřebný počet ryb vzorkován a analyzován. Výhodou tohoto přístupu byla dobrá a rychlá adaptace přesazených ryb, které žily volně, přijímaly přirozenou potravu a nebyly stresovány např. umístěním do klecí, které jsou často v rámci podobných experimentů používány. To samozřejmě přispělo i ke zvýšení vypovídací schopnosti této studie s ohledem na skutečnou realitu, kterou nelze studovat v laboratorních podmínkách.
 
Experiment bylo možné uskutečnit jenom díky mezioborovému přístupu založenému na kombinaci dlouholeté zkušenosti s rybářským managementem daného povodí, znalosti biologie modelového druhu ryby a na špičkově vybavené analytické laboratoři se zkušenými analytickými chemiky.

Více podrobností naleznete v následující publikaci:: Grabicova, K., Grabic, R., Fedorova, G., Fick, J., Cerveny, D., Kolarova, J., Turek, J., Zlabek, V., Randak, T., 2017. Bioaccumulation of psychoactive pharmaceuticals in fish in an effluent dominated stream. Water Research, 124:654-662.