De killivis Nothobranchius furzeri als nieuw vismodel in chronisch ecotoxicologisch onderzoek

Zoetwater ecosystemen worden steeds vaker onderworpen aan combinaties van verschillende stressoren. Onderzoek naar de langetermijneffecten van deze, potentieel interagerende, stressoren, zoals vervuiling en kilmaatsopwarming op gewervelde dieren is echter schaars omdat experimenten  tijdrovend en duur zijn. Onderzoek naar transgenerationele effecten van deze individuele en gecombineerde stressoren zijn dan ook vrijwel onbestaand.

Het doel van deze thesis was om het potentieel van de Afrikaanse killivis Nothobranchius furzeri als nieuw model in ecotoxicologisch onderzoek te testen. We richtten ons daarbij voornamelijk op het gebruik van de soort voor langdurige blootstellingsexperimenten. Effecten van stressoren werden gemeten op een waaier aan eindpunten, waaronder levensduur, maturatie, gedrag, thermisch maximum, energiereserves, biomerkers en stressproteïnen.

In de eerste twee hoofdstukken werd de acute gevoeligheid van N. furzeri aan referentie-toxicanten  gemeten. De soort Nothobranchius furzeri blijkt, vergeleken met andere veelgebruikte modelorganismen, gevoeliger te zijn voor cadmium. De gevoeligheid aan koper, 3,4-DCA en chlorpyrifos was vergelijkbaar met of hoger dan de gevoeligheid van de vismodellen. In hoofdstuk 2 werd de soort ook tijdens zijn volledige levensduur blootgesteld aan subletale koperconcentratie. We vonden bewijs dat concentraties van polluenten die geen effect hadden op de vissen tijdens de eerste twee weken, wel bijwerkingen hadden later in het leven. Deze resultaten pleiten dan ook voor langdurige blootstellingstests om veilige concentraties van toxicanten betrouwbaar vast te leggen.

In hoofdstukken 3, 4 en 5 werden de vissen langdurig blootgesteld aan een combinatie van toxicanten en temperatuurstijging. We vonden dat deze soort, ondanks de grote dagelijkse temperatuurschommelingen in hun natuurlijke habitat, aangepast geraken aan een constante watertemperatuur en dat zelf kleine verhogingen van deze temperatuur stress kan veroorzaken die fitness gerelateerde kosten kan induceren. Er zijn ook toxicanten die het thermische maximum van de vis verlagen, waardoor deze nog kwetsbaarder wordt voor de gevolgen van klimaatverandering. Het effect van de gecombineerde stressoren varieerde met het type van polluent, maar we vonden steeds aanwijzingen voor additieve of zelfs synergetische effecten. Over het algemeen impliceren onze resultaten dat N. furzeri een waardevol vismodel is om de langetermijneffecten van stressoren op gewervelden te onderzoeken.

In hoofdstuk 6 slaagden we erin twee volledige generaties aan vissen continu bloot te stellen, en dit in minder dan acht maanden. We vonden aanwijzingen dat een lage concentratie van chlorpyrifos, die geen effect vertoonde op de eerste generatie vissen, de vruchtbaarheid van de tweede generatie halveerde en dus zware gevolgen had voor de fitness van deze  nakomelingen. Toekomstige risico-evaluaties zouden deze potentiele transgenerationele effecten in rekening moeten brengen om verhoogde gevoeligheid na een langere periode van blootstelling te verklaren.

Over het geheel genomen impliceren onze resultaten dat N. furzeri een waardevol vismodel in de ecotoxicologie zou kunnen zijn. Specifieke voordelen van de soort zijn de productie van droogte-resistente rusteieren die jaren bewaard kunnen worden, alsook hun snelle levenscyclus, met een maturatietijd van minimaal 18 dagen, een record binnen de gewervelden. Deze voordelen zorgen ervoor dat chronische blootstellingen snel en relatief goedkoop kunnen uitgevoerd worden. Deze studies zijn essentieel voor toxische stoffen met vertraagde effecten, alsook voor het bestuderen van langdurige effecten binnen- en tussen de generaties.