Dödlig vitaminbrist i havet

För att gå till botten med det har Emil Fridolfsson, forskare vid Linnéuniversitetet fokuserat på basen i födoväven, där allting har sin början. I december 2019 försvarade Emil sin doktorsavhandling om tiamin i den akvatiska födoväven.

Tiamin är ett av åtta B-vitaminer, och har beteckningen B1. Det är ett vitamin som är livsnödvändigt för alla djur, och har en viktig funktion i ämnesomsättningen av kolhydrater och proteiner. Men djuren kan inte själva producera tiamin, utan måste få i sig det genom födan. Tiamin är också vattenlösligt, vilket gör att det inte lagras i kroppen i någon större utsträckning. Djuren måste därför ha ett kontinuerligt intag av det under hela livet.

Lösning utan förklaring

Reproduktionsstörningar hos laxfiskar upptäcktes för över 45 år sedan, med stora problem med laxyngel som dog. Det dröjde ända fram till mitten av 1990-talet för forskarna att identifiera att det var tiaminbrist som orsakade reproduktionsstörningarna. I kompensationsodlingar kunde rom och yngel badas i tiamin, vilket återställde överlevnaden till normala nivåer. Men problemet var återkommande, och förklaringar till varför vitaminbristen uppstod saknades.

Länge fokuserade forskningen på de övre delarna av födoväven, där effekterna var som allra tydligast. Kunde förklaringen finnas i förändringar i laxens föda? För laxar är födan planktonätande fisk såsom strömming och skarpsill. Strömming och skarpsill skiljer sig åt vad gäller hur mycket tiamin de innehåller i relation till hur mycket fett och energi de har. Förändringar i balansen i laxens föda mellan dessa två arter ansågs kunna förklara den uppkomna vitaminbristen, men den direkta kopplingen mellan skiften i denna balans och symtom på tiaminbrist är inte entydig. För att komma närmare en förklaring och lösning på problemen krävdes att gå till källan, där tiaminflödet i födoväven har sin start.

Små tiaminproducenter

Allt tiamin som finns i havsmiljön och de organismer som finns där har producerats av små mikroorganismer, främst bakterier och växtplankton. Det är inte alla arter som har förmågan att producera tiamin, en del är beroende av att ta upp tiamin ur vattnet. Dock är koncentrationerna av tiamin i havsvatten så låga att de knappt går att mäta.

Högre organismer, som djurplankton och fisk, får i sig tiamin via födan. De små tiaminproducenterna äts av djurplankton och små kräftdjur, som i sin tur äts av högre organismer.

Växtplankton med nyckelroll

Tiaminproducerande växtplankton har en viktig roll i ekosystemet. De utgör föda åt djurplankton, och för på så sätt in det viktiga tiaminet i födoväven. Tiamininnehållet varierar stort mellan olika arter av växtplankton, vilket gör att växtplanktonsamhällets sammansättning får en avgörande roll för hur mycket tiamin som kommer att finnas tillgängligt för djur på högre nivåer i födoväven. Även tillgängligheten hos tiaminet kan variera mellan olika typer av växtplankton. Här finns en nyckel till problemen med tiaminbrist. Om sammansättningen av arter förändras kan det få stora konsekvenser för djuren i toppen på födoväven.

Mikroskopbild av cyanobakterien Nodularia spumigena. Filamentösa cyanobakterier har höga koncentrationer av tiamin, men har låg födokvalitet för djurplankton.

BildSiv Huseby

Otillgängligt tiamin

Bland de växtplanktonarter som undersökts har filamentösa cyanobakterierna de allra högsta koncentrationerna av tiamin, men som föda har de låg kvalité för djurplankton. Tiaminet som finns i de filamentösa cyanobakterierna förs därmed inte vidare lika effektivt till djurplankton och fiskar.

Mindre individer – mer tiamin

Det finns en tendens att mindre individer innehåller förhållandevis mer tiamin. Detta har visats för såväl djurplankton som blåmusslor. Samtidigt verkar en förskjutning mot mindre växtplankton innebära en större risk för tiaminbrist högst upp i födoväven, på grund av en mindre effektiv överföring från små pikoplankton till djurplankton.

Orsak fortfarande inte klarlagd

Det har tidigare presenterats teorier om vad tiaminbristen orsakas av, och kopplingar har gjorts till exempelvis hur mycket planktonätande sill/strömming och skarpsill det finns. Det har också diskuterats dessa arters innehåll av tiaminas, ett enzym som bryter ner tiamin.

Eftersom tiaminet produceras av växtplankton och bakterier ligger det nära till hands att utgå från att förändringar i dessa mikrobiella samhällen skulle kunna vara orsaken till tiaminbristen. Nya studier kring tiaminbrist hos lax tyder på att tiaminbristen uppstår vid storskaliga förändringar i vissa abiotiska förhållanden. Ett samband kunde påvisas mellan tiaminbrist hos lax och stagnationsperioder, med bland annat sötare vatten, lägre fosfat- och kiselhalter och högre halter av kväve. Dessa stagnationsperioder påverkar sammansättningen av såväl växtplankton som djurplankton. Under dessa perioder fanns även förhållandevis stora populationer av sill och skarpsill. Men trots att det går att påvisa en koppling till de abiotiska förhållandena och födovävsstrukturen är det i dagsläget svårt att säga exakt hur tiaminbristen uppstår.

Artikeln har tidigare publicerats i EcoChange årsrapport för 2019. Den grundar sig på följande doktorsavhandling:

Emil Fridolfsson: Thiamin (vitamin B₁) in the aquatic food web
Växjö: Linnaeus University Press 2019.