Ursprungligen publicerad i Miljömagasinet 8, 24 februari 2017
Utbredd tiaminbrist på norra halvklotet
Bristen på vitamin B1 (tiamin) hos vilda djur är tidigare känd som ett problem inom vissa arter i relativt begränsade geografiska områden. Nu visar forskare vid Stockholms universitet och flera andra forskningsinstitutioner i Europa och Nordamerika att bristen på tiamin är betydligt mer utbredd än vad man tidigare känt till.
Gråtrut med svarta pigmentfläckar i ögonvitan, ett fenomen som ofta observeras i samband med tiaminbrist. (Foto: Lennart Balk & Per-Åke Hägerroth)
Brist på tiamin bland vilda djur visar ett nytt omfattande vetenskapligt arbete av forskare från fem länder och tretton universitet och andra forskningsinstitutioner i Europa och Nordamerika, koordinerade av professor Lennart Balk vid Stockholms universitet.
Genom att undersöka tusentals musslor, fåglar och fiskar i 45 områden på norra halvklotet med hjälp av kemiska och biokemiska analyser har forskarna nu kunnat konstatera att bristen på tiamin påverkar dessa djurgrupper på ett mycket allvarligt sätt över stora områden. Eftersom undersökningarna har utförts under en följd av år har det också kunnat konstateras att tiaminbristen förekommer episodiskt.
- Symptomen förekommer ofta under en tid, kanske något eller några år i ett område, varefter de tillfälligt försvinner och sedan återkommer, konstaterar professor Lennart Balk, som koordinerat forskningen.
Minskande populationer
Allt tiamin i näringsväven produceras av de gröna växterna, samt av vissa svampar och bakterier, medan alla djur måste få i sig tiamin via födan. Att tiaminbrist med tiden leder till att djuren dör är välkänt sedan tidigare. Nu pekar dock forskarna på den höga förekomsten av sådana effekter av tiaminbrist som leder till sämre hälsa och reproduktion men som inte är direkt dödande, så kallade subletala effekter. Även denna påverkan är mycket allvarlig då den på sikt leder till att populationer minskar och försvinner.
Exempel på subletala effekter kopplade till tiaminbristen är minskad tillväxt, förändrade organstorlekar, allmänt försämrad näringsstatus, försämrade blodvärden, ökade infektioner, förändrat beteende, försämrad simförmåga och mycket allvarliga effekter på fortplantningen. Kopplingen mellan dessa effekter och tiaminbrist har tidigare påvisats för flera olika arter av försöksdjur på laboratoriet, men nu således även hos vilda djur i fält.
De arter på norra halvklotet som nu har undersökts, och där tiaminbrist påvisats, är blåmussla, ejder, amerikansk och europeisk ål, atlantlax och havsöring. Vidare har uppgifter om tiaminkoncentrationer i äggen hos vilda laxfiskar, publicerade i den befintliga litteraturen, utvärderats på nytt i ljuset av de nya resultaten och bidragit till en mer exakt bild av förekomsten av letal och subletal tiaminbrist i Stilla Havet, Nordamerika, Atlanten och norra Europa.
Död gråtrut med vingarna vinklade ut från kroppssidan typiskt för tiaminbrist. (Foto: Lennart Balk & Per-Åke Hägerroth)
Musslor påverkar fåglar
Detta är första gången som tiaminbrist påvisas i blåmusslor genom både kemiska och biokemiska analyser. Det kunde också konstateras att det tidvis under året fanns ett tydligt samband mellan blåmusslornas tiaminstatus och deras kondition. När tiamininnehållet i blåmusslor från Östersjön jämfördes med olika doser av tiamin i födan hos andra fåglar i ett kontrollerat laboratorieförsök, framkom att den tiamindos som motsvarade tiamininnehållet i blåmusslor från Östersjön framkallade allvarlig tiaminbrist. Det är därför högst troligt att ejderns tiaminbrist beror på tiaminbrist i dess huvudsakliga föda (blåmusslor).
Det är med andra ord alarmerande att tiaminkoncentrationen i blåmusslorna i Östersjön och i vissa områden på Island idag är så låg att musselätande fiskar och fåglar - inte bara ejdrar - löper stor risk att ta skada på grund av att blåmusslorna innehåller otillräckligt med tiamin.
En viktig observation är också att blåmusslorna i Östersjön idag inte har ett generellt lägre köttinnehåll jämfört med vad som observerats i studier genomförda för 40 år sedan. Det är alltså osannolikt att de populationsminskningar som drabbat musselätande arter på senare tid skulle bero på lägre köttinnehåll hos blåmusslorna. Däremot talar mycket för att dessa arter riskerar att drabbas av specifik brist på tiamin.
Förklarar ålens minskning
Analyser av både amerikansk och europeisk ål visade att tiaminkoncentrationerna i olika organ och vävnader är alldeles för låga, kanske bara en femtedel av vad som behövs för vandringen till lekområdena i Sargassohavet och en lyckad fortplantning med frisk avkomma. Denna tiaminbrist kan mycket väl ensam förklara ålpopulationernas kraftiga nedgång på norra halvklotet under de senaste decennierna. Det är också troligt att andra effekter av tiaminbrist som nu observeras hos ålarna - till exempel försämrad tillväxt, dålig kondition och nedsatt immunförsvar - förekommer analogt även hos andra arter av fiskar och fåglar i de undersökta områdena.
Uppspolade döda blåmusslor på en strand i Blekinge. (Foto: Le Carlsson)
Inte bara dödlighet
Undersökningar utförda från mitten av 1990-talet och framåt har upprepade gånger påvisat allvarlig tiaminbrist hos laxfiskar i Nordamerika och norra Europa. Dessa undersökningar har dock oftast fokuserat huvudsakligen på direkt dödlighet hos avkomman, det vill säga embryodödlighet i äggen och larvdödlighet under gulesäckskonsumtionen. I den nu föreliggande undersökningen fokuserar forskarna även på de subletala störningarna hos både föräldrar och avkomma, och kan därigenom konstatera att tiaminbristproblemet kraftigt underskattas när man bara fokuserar på direkt dödlighet.
I tidigare studier av laxfiskar har man ofta kommit fram till att gränsen för direkt dödlighet hos avkomman ligger vid en tiaminkoncentration i äggen på cirka fyra nanomol (en milliarddels mol) tiamin per gram ägg. I den nu föreliggande undersökningen visas att gränsen för subletal tiaminbrist förmodligen ligger kring 18 nanomol tiamin per gram ägg, det vill säga väsentligt högre än gränsen för direkt dödlighet. Sammantaget innebär detta att en mycket större andel av populationerna av olika laxfiskar lider av skadlig tiaminbrist än vad man tidigare har insett.
Variationer i tid och rum
I den nu föreliggande undersökningen kan konstateras att tiaminbristen varierar i intensitet i både tid och rum. Till exempel verkar den svenska östersjökusten (Egentliga Östersjön) vara särskilt hårt drabbad jämfört med flera områden på Island. Allvaret i den rådande situationen understryks också av att många av de undersökta individerna verkar ha en tiaminstatus som ligger på gränsen för att de överhuvud taget ska överleva.
Det övergripande målet för forskningen är att finna den bakomliggande orsaken till tiaminbristen, det vill säga hur den har uppkommit i våra ekosystem. De presenterade resultaten utgör nödvändig baskunskap för att kunna gå vidare och undersöka möjliga biokemiska mekanismer. Denna baskunskap innefattar bland annat tiaminbristens utbredning i tid och rum, samt bland olika arter. Härigenom kan möjliga orsakssammanhang börja urskiljas och kandidater till mekanism sållas fram, för att sedan undersökas mer i detalj.
Vänster: Lennart Balk, som koordinerat forskningen. Höger: Artikelförfattaren Tomas Hansson.
Globalt utdöende
- Vi kan i dag inte utesluta att den observerade tiaminbristen är så allvarlig att den bidrar signifikant till det pågående globala utdöendet av många djurarter, säger Lennart Balk. Denna förlust av biologisk mångfald har av andra forskare utpekats som det just nu allvarligaste hotet mot livet på jorden.
För mer information, kontakta Lennart Balk, Institutionen för miljövetenskap och analytisk kemi (ACES), Stockholms universitet, tfn +46-8-6747721, +46-73-6923468, e-post lennart.balk@aces.su.se
Se även den vetenskapliga artikeln i Nature (engelska): nature.com/articles/srep38821