بیوفلورسانس به عنوان یک شاخص نوین تشخیص استرس در حیوانات
11 November 2024در یک دستاورد پیشرفته که ممکن است نظارت بر رفاه حیوانات در صنعت پرورش ماهی را متحول کند، محققان Nofima نشان داده‌اند که تصویربرداری hyperspectral از biofluorescence[1] می‌تواند علائم اولیه استرس در ماهیان و بی‌مهرگان را شناسایی کند. این روش نوآورانه می‌تواند به طور مؤثری به بهبود شرایط زندگی آبزیان کمک کند و ابزار جدیدی برای ارزیابی سلامت آنها فراهم آورد.
[1] فلورسانس انتشار نور توسط یک مولکول یا اتم است که نور یا تابش‌های الکترومغناطیسی دیگر را جذب کرده است. در بیشتر موارد، نور منتشر شده طول موجی بلندتر دارد و بنابراین انرژی فوتونی کمتری نسبت به تابش جذب شده دارد. بیوفلورسانس فلورسانسی است که توسط یک موجود زنده منتشر می‌شود. بیوفلورسانس به یک منبع نور خارجی و یک ماده بیومولکولی نیاز دارد که نور جذب شده را به نور جدیدی تبدیل کند. ماده فلورسانس نور را در یک طول موج جذب می‌کند، معمولاً آبی یا فرابنفش، و در یک طول موج دیگر، بلندتر از آن، مانند سبز، قرمز یا هر رنگی در این میان، منتشر می‌کند. در یک موجود زنده، عامل فلورسانس معمولاً یک پروتئین (یا چند پروتئین) است، اما ممکن است سایر بیومولکول‌ها نیز در این فرایند دخیل باشند.
مدت‌هاست نیاز به روش‌های غیرتهاجمی برای نظارت بر رفاه آبزیان در صنعت آبزی‌پروری احساس می شود و به همین منظور محققان موسسه تحقیقاتی Nofima (یک موسسه تحقیقاتی نروژی) تکنیکی را برای اندازه‌گیری علائم اولیه استرس در حیوانات با استفاده از بیوفلورسانس توسعه داده‌اند.
ماهیان و بی‌مهرگان که بیوفلورسانس از خود ساطع می‌کنند، هنگامی که در معرض نور آبی با انرژی بالاتر قرار می‌گیرند، نور با انرژی کمتری منتشر می‌کنند. این فلورسانس قوی به طور معمول برای چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیست، اما می‌توان آن را با تصویربرداریhyperspectral اندازه‌گیری کرد.
Evan Durland مدیر پروژه تحقیقاتی در یک بیانیه خبری اظهار داشت: «ماهی‌ها ممکن است ویژگی‌های رفاهی خود را به روش‌هایی نشان دهند که برای چشم انسان قابل مشاهده نباشد و یکی از اهداف ما این است که فناوری‌های جدیدی را بررسی کنیم که بتوانند این ویژگی‌ها را به‌طور آنی به ما نمایش دهند».
برای بررسی پتانسیل استفاده از تصویربرداریhyperspectral ازbiofluorescence به‌عنوان شاخص رفاه،ساموئل اورتگا و توماس ژوهاسز کارشناسان فناوری آزمایشاتی را بر روی آبزیانی نظیر lumpfish ، خرچنگ سرخ درشت و خارپشت دریایی سبز انجام دادند. تحقیقات آنها نشان داد که ماهی‌های lumpfish و خرچنگ سرخ پس از قرار گرفتن در معرض استرس، تابش‌های فلورسانس قوی‌تری تولید می‌کنند. علاوه بر این، آنها متوجه شدند که خرچنگ‌های دریایی با چنگک شکسته یا دارای آسیب، در نواحی صدمه‌دیده خود نور بیشتری از خود ساطع می‌کنند.
این یافته‌ها می‌تواند تأثیرات قابل توجهی بر نحوه نظارت بر سلامت و رفاه حیوانات در صنعت آبزی‌پروری داشته باشد و آنها هم‌اکنون ایده‌هایی برای بهبود این فناوری دارند.
اورتگا بیان نمود: «ما می‌خواهیم بررسی کنیم که آیا می‌توانیم هوش مصنوعی را در این دستاورد بگنجانیم. هوش مصنوعی می‌تواند داده‌های بیوفلورسانس که از طریق تصویربرداریhyperspectral به‌دست آمده‌اند را تجزیه و تحلیل کرده و در صورت شناسایی هرگونه تغییر در فلورسانس که ممکن است نشان‌دهنده استرس در حیوانات باشد، به ما هشدار دهد. ما معتقدیم که این می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی به آینده اندازه‌گیری رفاه در عملیات آبزی‌پروری کمک کند».
