All fisk som lever i havet i dag har sine aner tilbake til arter som levde i ferskvann.

Blant saltvannsfisk er sild et av de eldste nålevende fiskeslagene.

Denne gruppen fisk var blant de første som etablerte seg i havet, allerede så tidlig som i kritt-perioden.

– Sild er en av de nålevende arter vi kan anta har mekanismer som kommer nærmest den originale løsningen fiskene fant for å kunne gyte i saltvann.

– Hvordan sild har løst dette problemet kan forklare utviklingsprosessen hos fisk fra millioner av år tilbake og til i dag, sier Børge André Kristoffersen.

Han har i sitt doktorgradsarbeide undersøkt de fysiologiske betingelser før gyting, med fokus på hvordan eggene tar opp vann.

Hydrering av fiskeegg

Helt unikt og felles for all fisk som legger egg i saltvann er at det skjer en rekke fysiologiske mekanismer som fører til en hydrering av egget.

Hos marin fisk skjer det et kraftig vannopptak i eggene før gyting.

Dette gir et livsviktig reservoar av vann som er nødvendig for at eggene og fiskelarvene som vokser inne i eggene skal overleve inntil larvene er utviklet nok til å håndtere saltvannet på egen hånd.

Dette vannopptaket hos marin fisk er unikt. Både uorganiske salter og frie aminosyrer dannet fra nedbryting av plommeprotein, er involvert som drivkraft for vannopptaket.

Hos egg fra fisk som gyter på bunnen utgjør vann omtrent 70 prosent, mens innholdet av vann i eggene til arter som gyter flytende, er på mer enn 90 prosent.

Moderne mekanismer

Siden det ikke er kartlagt hva som skjer hos et så gammelt fiskeslag som sild, ble sildeeggenes innhold av ioner, aminosyrer og vanninnhold målt for å undersøke hva som er drivkraften for vannopptaket.

– Vi fant ut at sild benyttet seg av både ioner og frie aminosyrer. Det overraskende er at frie aminosyrer står for hele 29 prosent av vannopptaket. For en så gammel art var dette uventet.

– Det betyr at de mekanismer vi har trodd var forbeholdt moderne fisk og som gir opphavet til det flytende egget absolutt er tilstede i denne gamle arten, sier Kristoffersen

Gyting i vannmassene gir fordeler

En av ulikhetene mellom ferskvanns- og saltvannsfisk er at ferskvannsfisk gyter egg som synker, mens de fleste arter saltvannsfisk legger egg som flyter.

– Ved at moderne fisk kan gyte overalt i havet, fra strandsonen til ute i de frie vannmassene, fikk de et evolusjonsmessig fortrinn som har tillatt dem å fylle alle nisjer i havets økosystem.

– Sild befinner seg slik sett i en evolusjonsmessig interessant mellomperiode siden den gyter på bunn, sier Kristoffersen.

Stemmer med fossile funn

Tidligere forskning har vist at det har foregått én eller flere omganger med kopiering og duplisering av alt fra enkle gener til hele genom hos urfisk.

– Når det finnes flere kopier av ett gen, kan originalen beholde sin opprinnelige funksjon mens de andre kan utvikle nye funksjoner, forteller Kristoffersen.

Sammen med Dr. Roderick Nigel Finn, analyserte Kristoffersen plommeproteinets gener i sild. Resultatene viste at duplisering av proteinets gener, førte nettopp til nye funksjoner.

Der det ene proteinet beholdt sin funksjon som næring for embryo, kunne det andre utvikle seg til å bidra til det ekstra vannopptaket i saltvannsegg. Dette gjorde det mulig for fisk å legge egg i saltvann.

– Den teoretiske modellen for neo-funksjonalisering stemmer forbausende godt overens med det fossile materialet, som viser at dagens moderne benfisk erobret havet for rundt 55 millioner år siden, sier Kristoffersen.