dCod 1.0

Torsken kan bli en god miljøindikator der den svømmer langs norskekysten. Nå skal forskerne finne ut hvordan ulike miljøgifter og kombinasjoner av dem påvirker torsken.

Torsken - vår nye kanarifugl

Målet er å lage verktøy for miljøovervåking og risikovurdering i forbindelse med for eksempel oljevirksomhet, kloakkutslipp til havner og industrielle utslipp til norske fjorder.

Kysttorsken er spesielt egnet som overvåker av miljøgifter siden den holder seg i et begrenset område, og giftene samles i leveren. Forskerne tar ut torskeleveren og undersøker torskens gener og hvordan genene brukes. Hvilke gener blir slått av eller på, hvilke proteiner koder de for, og hva blir effekten på cellene? Når hver celle inneholder rundt 20 000 gener og hvert gen kan kode for flere ulike proteiner, får forskerne raskt enorme datamengder å gå gjennom.

I prosjektet jobber derfor biologer, toksikologer, fysiologer, veterinærer, matematikere, statistikere og bioinformatikere sammen for å undersøke og analysere hvordan torsken påvirkes og for å finne ut hvordan dette kan brukes til aktiv miljøovervåking. De ønsker også å se på hvordan endringer av miljøet og klimaet påvirker torskebestanden.

Resultatene vil kunne være til nytte for offentlige aktører som Mattilsynet, Miljødirektoratet og Fiskeridirektoratet og for fiskerinæringen.

Forsøkene med fisk i akvarier vil følge prinsippet om god velferd for fisk, og mesteparten av forskningen vil skje ved å prøve ulike miljøgifter på skiver av torskelever.

Prosjektet utføres av et konsortium ledet av Institutt for biologi ved Universitetet i Bergen (UiB). Partnere er Matematisk institutt og Institutt for informatikk ved UiB, NTNU, UiO, NMBU, HI, NIFES og IRIS, og dessuten internasjonale partnere i Sverige (Gøteborg), Spania (Barcelona) og USA (Woods Hole, Florida og Stanford) .

Prosjektinformasjon

  • Kategori:
    Marin
  • Varighet:
    2016 – 2020
  • Støtte:
    38 mill. kr
  • Institusjon:
    UiB

Prosjektleder

Anders Goksøyr

E-post: Anders.Goksoyr@uib.no
Tlf: +47 970 70 994

Profil

Partnere

Havforskningsinstituttet, NIFES, IRIS, NTNU, UiO og NMBU, Universitetet i Gøteborg, Woods Hole Oceanographic

  • Mer om prosjektet
  • Aktivitet
  • Publikasjoner
  • Deltakere

Bruker torsken til å overvåke miljøet i havet

I prosjektet dCod 1.0: Decoding the systems toxicology of Atlantic cod skal forskerne finne ut hvordan torsken reagerer på stress i miljøet, enten det er miljøgifter eller klimaendringer. Det gjør de ved å studere leverprøver og torskens genom. Prosjektet er det første som bruker torsken som modell i denne skalaen.

Studiene bygger på kunnskapen om torskens genom (arvemateriale). Torskens genom ble første gang ble kartlagt i 2011 av forskere ved Universitetene i Oslo og Bergen sammen med internasjonale samarbeidspartnere. Senere har forskere i Oslo kartlagt genomet til flere torsk. Nå skal studier av store mengder genmateriale vise hvordan torskens genom reagerer på ulike miljøbetingelser.

Forskerne ser på gener, proteiner og hele metabolismen i fisken. En viktig del av prosjektet er å trekke ut informasjon fra store komplekse datamengder og utvikle matematiske modeller for det som skjer inne i torsken.

Big Data

For hver celleprøve henter forskerne ut data om transkriptomet, proteomet og metabolomet. Transkriptomet til en celle er de genene i genomet som er aktive - slått på. Likeledes er proteomet de proteinene som er uttrykt (laget fra aktive gentranskripter) og deres kjemiske modifiseringer, som oftest skjer etter uttrykking. Metabolomet er de mindre organiske forbindelsene i cellene, som oftest metabolitter som dannes under enzymkatalyserte reaksjoner i cellene. Hver celle har 20 000 gener der hvert gen kan kode for mange ulike proteiner som igjen kan endre et større antall metabolitter. Her er det snakk om Big Data der bioinformatikerne skal hente ut de interessante delene, det vil si det som blir endret ved bestemte miljøpåvirkninger.

Ved hjelp av topologisk dataanalyse kan matematikerne få frem mønstre i dataene. Disse datasettene brukes for å lage systembiologiske modeller av torsken.

Resultatene skal gi svar på hvordan ulike miljøstressituasjoner påvirker torskens indre liv slik at forskerne kan lage modeller for hvordan miljøet påvirker populasjonens størrelse og utvikle verktøy for risikovurdering og miljøovervåking.

Torskeceller fra mange kilder

Forurensingen behøver ikke være dødelig eller direkte skadelig for den enkelte fisk, men dersom den påvirker vekst og reproduksjon vil selv lave forurensingsdoser få konsekvenser for fiskebestanden og dermed gå utover fiskeriene.

Forskerne henter «råstoffet» fra fire kilder:

  • De fisker torsk i utvalgte områder og tar ut leveren.
  • De dyrker leverskiver fra torsk i laboratoriet, en teknikk som også brukes i DigiSal, et annet prosjekt i Senter for digitalt liv Norge. Hver leverskive blir utsatt for ulike miljøstoffer for å se effekten. Fordelen er at studiene kan gjøres under kontrollerte betingelser og at det trengs færre forsøksfisk for å gjennomføre forsøket.
  • De holder holder fisk i bur i sjøområder som de skal studere. Et slikt forsøk er allerede gjort i Kollevåg utenfor Bergen for å se hva som slipper ut av miljøgifter fra en plass der det tidligere ble dumpet søppel. Torsken står i buret i fire til seks uker før den slaktes.
  • De bruker akvarier med levende fisk som blir utsatt for blandinger av miljøgifter for å se hvordan fisken reagerer.

Tverrfaglig

Prosjektet som ledes av Universitetet i Bergen, har med forskere fra en rekke fagdisipliner: Biologer, toksikologer, fysiologer, matematikere, statistikere og bioinformatikere. Det er første gangen miljørettet forskning på fisk har et så stort omfang og favner så bredt.

Alle forskerne samles fysisk et par ganger i året. Tyngdepunktet er i Bergen og her samles forskerne annenhver uke der de andre kan vær med på Skype.

Det har vært viktig å møtes og snakke sammen og diskutere de faglige problemstillingene fra hver sin synsvinkel og med hvert sitt språk. Etterhvert kommer de frem til et felles språk som forskerne forstår på tvers av fagretninger. For de fleste er det nytt for biologer og matematikere å jobbe sammen. Samspillet er spesielt viktig for doktorgradsstipendiatene og postdoktorene som jobber på heltid.

Ansvarlig forskning og innovasjon (RRI)

En gjennomgående filosofi i prosjektet er at forskningen skal bli til nytte i samfunnet på forskjellige måter. For eksempel vil nye verktøy for miljøovervåking gi Miljødirektoratet bedre modeller for risikovurdering av miljøtilstanden. Men i tillegg skal dCod1.0-forskere få i gang en dialog med andre samfunnsaktører som Havforskningsinstituttet, Miljødirektoratet og Fiskeridirektoratet samt alle fiskeriaktørene og samfunnet for øvrig.

Prosjektet følger 3R-prinsippet i dyreforsøk (reduction, refinement, replacement), det vil si at de ikke skal bruke unødvendig mange fisk og at de skal sørge for god velferd for fisken og at de skal hente mest mulig data ut av forsøkene som gjøres. Det viktigste tiltaket er å prøve ut ulike miljøgifter på skiver av torskelever i stedet for på levende fisk.

Innovasjon

Prosjektet skal bidra med verktøy for miljøovervåking på en helt ny måte ved hjelp av ny programvare og modelleringsmetodikk. Resultatene vil bli viktige både for biologisk forskning og for risikovurdering for å forstå hvordan miljøstress kan påvirke en fiskebestand. Målet er at enkelte av verktøyene kan bli kommersielle produkter.

Aktivitet

Publikasjoner


Se alle resultater i CRIStin-databasen

Deltakere

  • Anders Goksøyr

    Anders Goksøyr

    Professor, Institutt for Biologi

    Prosjektleder - dCOD 1.0

    Se profil

  • Guttorm Alendal

    Guttorm Alendal

    Professor, Matematisk institutt

    WP leder. Medlem av Styringsgruppen.

  • Libe Aranguren-Abadía

    Libe Aranguren-Abadía

    PhD stipendiat (iCod 2.0), Institutt for biologi

    Forskning i WP1 og WP4 gjennom iCod 2.0

  • Augustine Arukwe

    Augustine Arukwe

    Professor og stedfortredende instituttleder, Institutt for biologi

    Partner i dCod (WP1, WP4). Medlem av Styringsgruppen.

  • Nello Blaser

    Nello Blaser

    Postdoc, Matematisk institutt

    Topologisk dataanalyse (WP7)

  • Morten Brun

    Morten Brun

    Førsteamanuensis, Matematisk institutt

    Forskning på topologisk dataanalyse (WP7)

  • Malin Celander

    Malin Celander

    Professor in Zoophysiology, Biological and Environmental Sciences

    Partner i WP1, WP2 og WP9. Medlem av Styringsgruppen

  • Karina Dale

    Karina Dale

    PhD stipendiat, Institutt for biologi

    Forskning i WP1, WP2, WP4

  • Dorothy J. Dankel

    Dorothy J. Dankel

    Forsker, Institutt for biologi

    RRI i WP9/Medlem av Styringsgruppen

  • Nancy Denslow

    Nancy Denslow

    Professor, Department of Biochemistry and Molecular Biology

    Partner i WP4, medlem av Styringsgruppen

  • Marta Eide

    Marta Eide

    Postdoc-stipendiat, Institutt for biologi

    forskning i WP1, WP4, dCod koordinator (WP9)

  • Shirin Fallahi

    Shirin Fallahi

    PhD stipendiat, Matematisk institutt

    Modellering (WP7)

  • Håvard Frøysa

    Håvard Frøysa

    PhD stipendiat, Matematisk institutt

    Modellering (WP7)

  • Siri Øfsthus Goksøyr

    Siri Øfsthus Goksøyr

    PhD stipendiat, Institutt for biologi

    Forskning i dCod (WP4, WP8)

  • Bjørn Einar Grøsvik

    Bjørn Einar Grøsvik

    Senior researcher

    Partner, WP leader (WP2)

  • Jed Goldstone

    Jed Goldstone

    Research Specialist, Department of Biology

    Partner i WP2, WP4

  • Eileen Marie Hanna

    Eileen Marie Hanna

    Postdoc-stipendiat, Institutt for informatikk

    Bioinformatiske analyser i WP6

  • Ketil Hylland

    Ketil Hylland

    Professor, Institutt for biovitenskap

    WP leder (WP5). Medlem av Styringsgruppen

  • Inge Jonassen

    Inge Jonassen

    Gruppeleder Kompetanse og infratruktur (DLN), Professor (UiB), Computational Biology Unit / Institutt for Informatikk

    WP leder (WP6)

    Se profil

  • Odd André Karlsen

    Odd André Karlsen

    Førsteamanuensis, Institutt for biologi

    WP leder WP4

  • Essa A. Khan

    Essa A. Khan

    PhD stipendiat, Department of Biology

    forskning i WP1, WP4, WP5

  • Jan L. Lyche

    Jan L. Lyche

    Professor, Department of food safety and infection biology

    Partner, WP leader (WP3). Member of Steering Group.

  • Ian Mayer

    Ian Mayer

    Professor, Institutt for produksjonsdyrmedisin

    Forskning (WP3, WP5)

  • Mette Helen Bjørge Müller

    Mette Helen Bjørge Müller

    Forsker (midl.), Institutt for mattrygghet og infeksjonsbiologi

    Forskning i dCod (WP3, WP5)

  • Pål Olsvik

    Pål Olsvik

    Seniorforsker, Feed safety

    Partner i dCod (WP4)

  • Daniela Maria Pampanin

    Daniela Maria Pampanin

    Seniorforsker, IRIS-Environment

    Partner i dCod (WP1, WP4). Medlem av styringsgruppen

  • Cinta Porte

    Cinta Porte

    Professor, Department of Environmental Chemistry

    Partner i dCod (WP4)

  • Hans J. Skaug

    Hans J. Skaug

    Professor, Matematisk institutt

    forskning i dCod (WP7)

  • John Stegeman

    John Stegeman

    Professor, Department of Biology

    Research partner (WP4)

  • Zhanna Tairova

    Zhanna Tairova

    Postdoc-stipendiat, Institutt for biovitenskap

    Forskning i WP1, WP2, WP4, WP5

  • Fekadu Yadetie

    Fekadu Yadetie

    Researcher (iCod2.0), Department of Biology

    Associated with dCOD (WP1, WP4) through iCOD2.0

  • Xiaokang Zhang

    Xiaokang Zhang

    PhD stipendiat, Institutt for informatikk

    Bioinformatikk