Angepasste Magen-Darm-Bakterien

Vegetarische Fische in Aquakultur zur Schonung wildlebender Fischbestände?

Fütterungsversuche mit Regenbogenforellen zeigen: Die Magen-Darm-Bakterien von Raubfischen passen sich an vegetarische Nahrung an. Diese Erkenntnis nährt die Hoffnung auf zukünftige nachhaltige Aquakulturen mit rein pflanzlichem Futter und damit zur weiteren Entlastung wildlebender Fischbestände.

Junge Regenbogenforellen lassen sich gut in der Aquakultur erzeugen. (Foto/Copyright: Stéphanie Céline Michl, Gesellschaft für Marine Aquakultur (GMA) mbH Büsum)

Rund ein Drittel der Weltbevölkerung ist auf Fisch als primäre Eiweißquelle angewiesen, aber die einst unerschöpfliche Ressource in den Weltmeeren ist vor allem durch Überfischung stark gefährdet. Die Fischerzeugung aus der Aquakultur leistet daher einen bedeutenden Beitrag zur Welternährung.

Bereits heute entstammt jeder zweite konsumierte Fisch aus der kontrollierten Aufzucht. Dabei war die Aquakultur bisher stark von der Fangfischerei abhängig, ernähren sich doch beliebte Speisefische wie Forelle oder Lachs, die gut in Aquakultur erzeugt werden können, von tierischem Eiweiß, das vorwiegend in Form von Fischmehl aus Beutefischen wie Sardellen hergestellt wird. Vegetarische Futterkomponenten aus pflanzlichen Protein- und Ölquellen werden inzwischen jedoch zunehmend eingesetzt und schonen wildlebende Fischbestände erheblich.

Mikrobiom-Anpassung in zwei Richtungen möglich

Ob pflanzliches Futter bei fischfressenden Speisefischen wie der Forelle oder Lachs überhaupt und mit welchen Prozessen verdaut werden kann, hat nun ein internationales Forschungsteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), der Gesellschaft für Marine Aquakultur (GMA) mbH und der Dalhousie Universität in Halifax, Kanada in einem sechsmonatigen Fütterungsversuch an jungen Regenbogenforellen untersucht. Die Forscherinnen und Forscher konnten dabei die Zusammensetzung des Mikrobioms, die bakterielle Gemeinschaft im Verdauungssystem, bei der Gabe pflanzlichen oder tierischen Futters näher entschlüsseln und nachweisen, dass sich die Bakterienzusammensetzung von Forellen an das Futtermittel – vegetarisch oder konventionell – anpassen kann. Die Ergebnisse der Studie wurden kürzlich im Fachmagazin PLOS ONE veröffentlicht.

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„In unseren Versuchen konnten wir zeigen, dass die mikrobielle Gemeinschaft von fischfressenden Forellen sich an die jeweilige Nahrung anpassen kann. Bei der Fütterung mit modernem pflanzlichem Futter ähnelte die Zusammensetzung der Bakterien im Verdauungsprozess besonders den Fischarten, die sich auch sonst vegetarisch ernähren“, sagt Erstautorin Dr. Stéphanie Céline Michl, Biologin an der Gesellschaft für Marine Aquakultur (GMA) mbH in Büsum. „Die Ergebnisse waren umso erstaunlicher, als dass sich das Mikrobiom der Forelle wieder änderte als wir nach drei Monaten das Futter auf Fisch umstellten“, so Michl weiter.

Bei der Verdauung von Nährstoffen spielen Magen-Darm-Bakterien eine wichtige Rolle. Die bakterielle Gemeinschaft bei Fischen kann Verdauungsenzyme sezernieren und ganze Stoffwechselwege bereitstellen. Diese helfen den Fischen, besonders unverdauliche Futterbestandteile zu verwerten. In ihrem sechsmonatigen Fütterungsversuch stellten die Forscherinnen und Forscher fest, dass sich im Verdauungstrakt vor allem solche Bakterien etablieren, die bei anderen Fischarten mit einer besonderen Nahrungsstrategie verbunden werden. So stieg beispielsweise der Anteil bestimmter Milchsäurebakterien stark an, wenn junge Forellen mit einem vegetarischen Futter gefüttert wurden. Einige Milchsäurebakterien sorgen bei Fischarten, die pflanzliches Futter bevorzugen, für eine Fermentation langkettiger Kohlenhydrate oder Pflanzenfasern, die der Fisch ansonsten nicht besonders gut verdauen kann.

Eiweißlieferanten im Futter modellieren Mikrobiom

Die Ergebnisse der Studie der Forscherinnen und Forscher aus Büsum, Kiel und Halifax zeigen daher deutlich, dass sich die verschiedenen Eiweißlieferanten im Futter stark auf die mikrobielle Gemeinschaft auswirken und diese sogar modellieren können. Folgestudien sollen nun klären, auf welche Art und Weise sich diese Stoffwechselprodukte verändern. „Wenn wir es schaffen würden, die Aufzucht von fischfressenden Fischarten in der Aquakultur mit rein pflanzlichem Futter sicherzustellen, könnte die Aquakultur zur weiteren Entlastung wildlebender Fischbestände beitragen und einen besonders nachhaltigen Beitrag zur Schonung der Ressourcen im Ozean leisten,“ sagt die Büsumer Aquakulturforscherin Stéphanie Michl.

Die aktuelle Studie wurde von der Gesellschaft für Marine Aquakultur (GMA) und der Helmholtz Graduiertenschule HOSST (Helmholtz Graduate School Ocean System Science and Technology) gefördert. Die Graduiertenschule ist eine gemeinsame Einrichtung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel und der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und über das Doktorandenprogramm TOSST mit der kanadischen Dalhousie Universität in Halifax verbunden. Die Graduiertenschulen setzen sich neben der wissenschaftlichen Unterstützung vor allem für die internationale Vernetzung von Doktorandinnen und Doktoranden ein.

Originalpublikation: Michl SC, Ratten J-M, Beyer M, Hasler M, LaRoche J, Schulz C (2017) The malleable gut microbiome of juvenile rainbow trout (Oncorhynchus mykiss): Diet-dependent shifts of bacterial community structures. PLoS ONE 12(5): e0177735. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0177735

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