[Tạp chí Người Nuôi Tôm] – Bóng tối liên tục làm cho màu sắc của cơ thể tôm tối hơn và làm thay đổi quá trình chuyển hóa gan tụy và hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm nuôi.

Ở động vật giáp xác, gan tụy là một cơ quan quan trọng và có vai trò chính trong tiêu hóa, hấp thu và chuyển hóa chất dinh dưỡng. Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) là loài tôm phổ biến được nuôi trên toàn thế giới. Cho đến nay, bằng chứng về sự điều hòa quá trình trao đổi chất sinh lý dưới các chu kỳ sáng – tối khác nhau còn hạn chế ở tôm thẻ chân trắng L.vannamei. Gan tụy và ruột có thể là cơ quan thích hợp để nghiên cứu cơ chế phản ứng của tôm đối với các chu kỳ sáng tối khác nhau.

Bố trí thí nghiệm

Nghiên cứu này được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Dinh dưỡng Cá, Trường Khoa học Hàng hải, Đại học Ningbo, Ningbo, Trung Quốc. Tổng cộng có 180 con tôm thẻ chân trắng (trọng lượng cá thể ~0,72 gram) được chia ngẫu nhiên thành hai nhóm: nhóm được xử lý bằng ánh sáng tự nhiên (12 giờ sáng; 12 giờ tối) và nhóm được xử lý trong bóng tối (0 giờ sáng; 24 giờ tối), được lặp lại ba lần trên mỗi nhóm.

Sau 8 tuần thử nghiệm cho ăn, màu sắc cơ thể tôm được chụp bằng máy ảnh kỹ thuật số và sau đó được phân tích bằng một chương trình phần mềm thương mại. Sau đó, các mẫu huyết tương, gan tụy và đường ruột của tôm được thu thập để tiến hành phân tích.

Hình 1: Sơ đồ mô hình thử nghiệm được áp dụng trong nghiên cứu này.

Kết quả và thảo luận

Sự thay đổi màu sắc cơ thể ở động vật giáp xác đã nhận được nhiều sự quan tâm như một hiện tượng dễ thấy và có thể định lượng được liên quan đến các yếu tố sinh lý và sinh thái khác nhau. Động vật giáp xác có khả năng thay đổi màu sắc để đáp ứng với chu kỳ sáng, bao gồm các vai trò bảo vệ ánh sáng và tăng cường khả năng ngụy trang trong môi trường biển độc đáo.

Trong nghiên cứu của này, một phát hiện thú vị là cơ thể của L.vannamei trở nên sẫm màu hơn sau khi nuôi thử nghiệm kéo dài 8 tuần trong điều kiện bóng tối, điều này có thể liên quan đến việc giảm biểu hiện các gen đặc trưng. Cơ chế phân tử của động vật giáp xác quy định màu sắc cơ thể có thể liên quan đến sự biểu hiện của gen quy định sắc tố của loài giáp xác.

Hình 2: Màu sắc thân tôm L.vannamei trong nghiên cứu. (A) Hình ảnh được chụp bởi máy ảnh kỹ thuật số. (B) Phân tích các giá trị màu đỏ (Red), lục (Green) và lam (Blue) (RGB) dựa trên hình ảnh. (*chỉ ra sự khác biệt đáng kể giữa hai nhóm).

Astaxanthin là một sắc tố caroten (sắc tố hữu cơ màu vàng, cam và đỏ có nguồn gốc thực vật, tảo và một số vi khuẩn, nấm) được tìm thấy trong tự nhiên, là sắc tố quyết định việc tạo màu ở động vật giáp xác, sắc tố này chiếm khoảng 65 – 98% tổng số carotenoid được tìm thấy trong các loài tôm. Sắc tố astaxanthin có tính phản ứng coa là kết quả của sự tương tác với các dạng sắc tố crucynanin.

Các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng tôm thẻ chân trắng L.vannamei bị nhiễm nhiều loại vi khuẩn chủng Vibrio spp., gây ra việc tiêu thụ ít thức ăn hơn và màu sắc cơ thể của chúng có xu hướng sẫm màu hơn. Phân tích hệ vi sinh vật đường ruột, nhóm nghiên cứu đã xác nhận rằng số lượng Vibrio tăng lên sau khi bố trí thí nghiệm nuôi trong điều kiện bóng tối. Do đó, họ tin rằng thí nghiệm này đã làm giảm biểu hiện gen của các loài giáp xác và tăng số lượng Vibrio đường ruột, dẫn đến sự thay đổi màu sắc cơ thể ở tôm thẻ chân trắng L.vannamei. Tuy nhiên, cơ chế phân tử lý giải liên quan vẫn chưa rõ ràng.

Hình 3: Kết quả phân tích hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm thẻ chân trắng L.vannamei, bao gồm thành phần vi khuẩn ở cấp độ ngành (A) và chi (C), với sự khác biệt đáng kể về thành phần giữa nhóm xử lý ánh sáng tự nhiên và nhóm xử lý trong bóng tối ở cấp độ ngành (B) và chi (C). Đã được điều chỉnh từ bản gốc.

Hầu hết các loài sinh vật đã phát triển một đồng hồ sinh học bên trong, điều khiển nhịp sinh học trong quá trình trao đổi chất, sinh lý học và hành vi của chúng. Đồng hồ sinh học sử dụng chu kỳ sáng-tối 24 giờ làm tín hiệu môi trường để thiết lập các hệ thống tính giờ sinh học bên trong (nội sinh) giúp đồng bộ hóa một số chức năng sinh học. Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã quan sát thấy rằng một số gen đồng hồ sinh học nhất định bị điều hòa quá mức (biểu hiện của chúng bị giảm) khi điều trị trong bóng tối liên tục ở gan tụy của tôm thẻ chân trắng L.vannamei, bao gồm một số gen liên quan đến điều hòa insulin.

Ở động vật không xương sống, vai trò của insulin không chỉ bao gồm trạng thái ổn định glucose (hemeostsis) mà còn điều hòa nhiều quá trình cơ bản như tăng trưởng, lão hóa và sinh sản. Nhìn chung, kết quả đã cung cấp bằng chứng đầu tiên rằng việc nuôi trong bóng tối liên tục có thể ảnh hưởng đến quá trình điều hòa hormone trong gan tụy của tôm thẻ chân trắng L.vannamei.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng, nuôi tôm trong điều kiện bóng tối đã ức chế đáng kể sự biểu hiện của các gen liên quan đến miễn dịch trong gan tụy của tôm thẻ chân trắng L.vannamei, bao gồm một số vấn đề liên quan đến việc kích hoạt hệ thống phòng vệ miễn dịch của tôm chống lại mầm bệnh xâm lấn. Những kết quả này chỉ ra việc nuôi trong bóng tối liên tục đã làm suy giảm chức năng miễn dịch trong gan tụy của tôm thẻ chân trắng L.vannamei.

Hệ vi sinh vật đường ruột điều chỉnh các quá trình sinh lý của vật chủ và đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy và duy trì sức khỏe của vật chủ. Dữ liệu của nghiên cứu cho thấy việc nuôi trong bóng tối làm tăng đáng kể số lượng tương đối phong phú của một số loại vi khuẩn, bao gồm Ruegeria, Vibrio, Actibacter, Roseovarius, Ilumatobacter và Kriegella trong ruột của tôm thẻ L.vannamei. Cần lưu ý rằng việc nuôi tôm trong điều kiện bóng tối đã thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh như Vibro spp., mầm bệnh điển hình và nổi tiếng nhất gây nhiễm trùng vibriosis (nhiễm trùng máu) ở tôm.

Kết luận

Nhìn chung, những phát hiện chỉ ra rằng, tôm sống trong bóng tối liên tục dẫn đến màu sắc cơ thể tối hơn, chuyển hóa gan tụy bị thay đổi và cũng thay đổi cân bằng nội môi của hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm thẻ chân trắng L.vannamei. Các gen liên quan đến điều hòa chuyển hóa dinh dưỡng, hình thành màu sắc cơ thể, nhịp điệu ngày đêm, chức năng miễn dịch, nồng độ hormone và các chức năng khác được đánh giá là giảm trong điều kiện nuôi trong bóng tối liên tục trong 8 tuần. Phân tích sâu hơn về hệ vi sinh vật đường ruột cho thấy rằng nuôi  trong bóng tối – gây ra sự thay đổi về số lượng vi khuẩn đường ruột và nhịp sinh học làm tăng tính nhạy cảm với các mầm bệnh khác nhau và giảm chuyển hóa dinh dưỡng.

Kết quả này đã cung cấp một tài liệu tham khảo quan trọng để hiểu thêm về tác động của các chu kỳ sáng tối khác nhau đối với các quá trình sinh lý của tôm (bao gồm màu sắc cơ thể, chuyển hóa gan tụy và hệ vi sinh vật đường ruột), điều này có thể cung cấp thêm kiến thức đến các nhà chăn nuôi tôm bằng cách điều chỉnh chu kỳ sáng – tối trong hệ thống trang trại giúp kiểm soát bệnh, cải thiện năng suất nuôi trồng.

Trudy Nguyễn