Para ilmuwan telah menemukan salmon tertua di dunia dalam fosil Kapur di Arktik Alaska. Selama Zaman Kapur, dinosaurus menguasai daratan, namun perairan Arktik adalah rumah bagi makhluk-makhluk yang tampaknya tidak asing lagi saat ini. Sekitar 73 juta tahun yang lalu, sungai-sungai di Alaska menjadi tempat tinggal ikan purba yang berkerabat dengan salmon modern dalam jumlah besar, (…)

JetMedia Digital Agency

Aliansi tersembunyi antara ganggang dan bakteri di ekosistem Sungai Belut, menopang salmon, dan dapat menginspirasi teknologi bersih di masa depan.

Di California Utara, salmon mewakili jauh lebih dari sekadar sumber makanan. Mereka adalah pusat tradisi suku, vital untuk pariwisata, dan berfungsi sebagai indikator kesehatan sungai. Bekerja di sepanjang Sungai Belut, para peneliti dari NAU dan University of California Berkeley melaporkan penemuan mesin nutrisi mikroskopis yang mendukung kesehatan sungai dan membantu salmon berkembang.

Kertas baru mereka di Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional menjelaskan bagaimana ganggang dan bakteri bekerja sama untuk menyediakan sumber nitrogen yang bersih. Para mitra mengubah nitrogen dari udara menjadi makanan yang menopang ekosistem sungai, menghindari kebutuhan akan pupuk dan polusi yang dapat mereka ciptakan. Sumber nutrisi tersembunyi ini meningkatkan populasi serangga air yang diandalkan salmon muda untuk pertumbuhan dan kelangsungan hidup.

Inti dari temuan ini adalah diatom yang disebut epitemia, tanaman perairan bersel tunggal terbungkus dalam cangkang seperti kaca. Meskipun lebih kecil dari sebutir garam meja dan kira -kira lebar rambut manusia, epitemia memainkan peran utama dalam menjaga sungai tetap produktif.

Setiap diatom mengandung pasangan bakteri yang dikenal sebagai diazoplas, yang merupakan kompartemen pengikat nitrogen kecil yang mengubah nitrogen atmosfer menjadi makanan nabati. Epitemia menangkap sinar matahari untuk membuat gula, dan diazoplas menggunakan gula itu untuk melakukan fiksasi nitrogen. Sebagai imbalannya, diazoplast memasok nitrogen yang memungkinkan diatom untuk melanjutkan fotosintesis.

“Ini adalah versi Nature dari pipa nutrisi yang bersih, dari sinar matahari hingga ikan, tanpa limpasan yang menciptakan mekar alga yang berbahaya,” kata Jane Marks, profesor biologi di Universitas Arizona Utara dan penulis utama penelitian ini.

Lonjakan produktivitas musiman

Pada akhir musim panas, kata Marks, untaian alga hijau Cladophora dibungkus dengan epitemia merah-merah di sepanjang Sungai Belut. Pada tahap ini, duo alga -bakteri memasok hingga 90% dari nitrogen baru yang memasuki jaring makanan sungai, memberi serangga penggembala bahan bakar yang mereka butuhkan dan menyalakan salmon dari bawah ke atas.

“Sungai yang sehat tidak terjadi begitu saja-mereka dikelola oleh interaksi ekologis, seperti kemitraan ini,” kata Mary Power, rekan penulis studi dan direktur fakultas UC Berkeley’s Angelo Coast Range Reserve, tempat studi lapangan berlangsung. “Saat asli jenis Berkembang di jaring makanan sehat, sungai mengantarkan air bersih, satwa liar, dan dukungan penting untuk memancing dan komunitas di luar ruangan. ”

Menggunakan pencitraan canggih, tim peneliti menyaksikan mitra memperdagangkan hal -hal penting dalam kehidupan dalam lingkaran yang sempurna: diatom menggunakan sinar matahari dan karbon dioksida untuk membuat gula dan membagikannya dengan bakteri, yang kemudian menggunakan gula untuk mengubah nitrogen dari udara menjadi makanan nabati. Nitrogen itu membantu diatom membuat lebih banyak gula, karena enzim utama fotosintesis membutuhkan banyak nitrogen.

“Ini seperti kesepakatan jabat tangan: kedua belah pihak mendapat manfaat, dan seluruh sungai tumbuh subur,” kata Mike Zampini, seorang peneliti postdoctoral di NAU dan timbal penelusuran isotop penelitian. “Hasilnya adalah siklus energi dan nutrisi yang sangat efisien.”

Fenomena global dengan implikasi luas

Kemitraan ini tidak unik di Sungai Belut. Epitemia dan tim diatom -diazoplast yang serupa tinggal di sungai, danau, dan lautan di seluruh dunia, seringkali di tempat -tempat di mana nitrogen langka. Itu berarti mereka mungkin secara diam -diam meningkatkan produktivitas di banyak ekosistem lainnya.

Di luar perannya di alam, pertukaran nutrisi yang bersih dan efisien ini dapat menginspirasi teknologi baru seperti biofuel yang lebih efisien, pupuk alami yang tidak mencemari atau bahkan tanaman tanaman yang dirancang untuk membuat nitrogen mereka sendiri, memotong biaya untuk petani sambil mengurangi dampak lingkungan.

Ketika insinyur alam solusi elegan ini, kata Marks, itu mengingatkan kita apa yang mungkin terjadi ketika orang, tempat, dan penemuan berkumpul.

Referensi: “Konsekuensi Ekosistem dari Proto-Organelle Nitrogen-Fixing” oleh Jane C. Marks, Michael C. Zampini, Raina Fitzpatrick, Saeed H. Kariunga, Augustine Sitati, Ty J. Samo, Peter K. Weber, Steven Thomas, Bruce A. Hongat, Christina E. Schwartz, Jennifer Pett-Ridge dan Mary E. Power, 8 September 2025, Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional.
Doi: 10.1073/pnas.2503108122

Penelitian ini sebagian didanai oleh hibah dari Program Peraturan Hidup/Microbiome National Science Foundation (#2125088). Penelitian di Lawrence Livermore National Labs dilakukan di bawah Departemen Kontrak Energi AS DE-AC52-07NA27344.

Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.

Masyarakat dianjurkan untuk memasukkan lebih banyak ikan liar seperti makarel, ikan teri, dan ikan haring ke dalam makanan mereka. Ikan berminyak ini merupakan komponen utama dalam pakan salmon ternak dan kaya akan nutrisi penting seperti kalsium, B12, dan asam lemak omega-3, yang sering kali kurang terwakili dalam makanan kita.

Para ilmuwan telah menemukan bahwa produksi salmon yang dibudidayakan mengakibatkan hilangnya nutrisi makanan yang penting. Mereka menyarankan bahwa mengonsumsi ‘pakan’ liar jenis secara langsung dapat meningkatkan kesehatan kita dan mengurangi permintaan terhadap sumber daya laut yang terbatas dalam akuakultur.

Para peneliti menganalisis aliran nutrisi dari spesies ikan liar yang dapat dimakan yang digunakan sebagai pakan, ke ikan salmon budidaya yang diberi makan. Mereka menemukan penurunan enam dari sembilan nutrisi dalam fillet salmon – kalsium, yodium, zat besi, omega-3, vitamin B12, dan vitamin A, tetapi kadar selenium dan seng meningkat.

Sebagian besar ikan liar yang dijadikan pakan ternak memenuhi rekomendasi nutrisi dalam porsi yang lebih kecil dibandingkan salmon Atlantik yang dibudidayakan, termasuk asam lemak omega-3 yang diketahui dapat mengurangi risiko penyakit kardiovaskular dan stroke.

Manfaat Kesehatan dari Diversifikasi Konsumsi Ikan

“Yang kami lihat adalah bahwa sebagian besar spesies ikan liar yang digunakan sebagai pakan memiliki kepadatan dan kisaran mikronutrien yang sama atau lebih besar daripada fillet salmon yang dibudidayakan,” kata penulis utama, Dr. David Willer, Departemen Zoologi, Universitas Cambridge. “Sementara tetap menikmati makan salmon dan mendukung pertumbuhan berkelanjutan di sektor ini, orang-orang harus mempertimbangkan untuk makan lebih banyak dan lebih beragam spesies ikan liar seperti sarden, makerel, dan ikan teri, untuk mendapatkan lebih banyak nutrisi penting langsung ke piring mereka.”

Di Inggris, 71% orang dewasa kekurangan vitamin D di musim dingin, dan remaja putri serta wanita sering kekurangan yodium, selenium, dan zat besi. Namun, sementara 24% orang dewasa mengonsumsi salmon setiap minggu, hanya 5,4% yang mengonsumsi makarel, 1% ikan teri, dan hanya 0,4% ikan haring.

“Melakukan beberapa perubahan kecil pada pola makan kita, khususnya jenis ikan yang kita konsumsi, dapat sangat membantu dalam mengubah beberapa kekurangan ini dan meningkatkan kesehatan populasi dan planet kita,” kata Willer.

Para peneliti menemukan bahwa mengonsumsi sepertiga ikan liar yang saat ini menjadi pakan pangan secara langsung akan menjadi cara paling efisien untuk memaksimalkan nutrisi dari laut.

“Perikanan laut merupakan sistem pangan lokal dan global yang penting, tetapi hasil tangkapan yang besar dialihkan untuk pakan ternak. Memprioritaskan makanan laut yang bergizi bagi masyarakat dapat membantu meningkatkan pola makan dan keberlanjutan laut,” kata penulis senior Dr. James Robinson, Universitas Lancaster.

Pendekatan ini dapat membantu mengatasi kekurangan nutrisi global, kata tim ilmuwan dari Universitas Cambridge, Universitas Lancaster, Universitas Stirling, dan Universitas Aberdeen. Studi ini dipublikasikan dalam jurnal, Makanan Alami.

Perbandingan Tingkat Nutrisi pada Ikan

Para ilmuwan menghitung keseimbangan nutrisi dalam bagian ikan liar utuh yang dapat dimakan, yang digunakan dalam pakan pelet salmon di Norwegia, dibandingkan dengan fillet salmon yang dibudidayakan. Mereka berfokus pada sembilan nutrisi yang penting dalam makanan manusia dan terkonsentrasi dalam makanan laut – yodium, kalsium, zat besi, vitamin B12, vitamin A, omega-3 (EPA + asam lemak tak jenuh (DHA)), vitamin D, seng, dan selenium.

Ikan liar yang diteliti meliputi ikan teri Pasifik dan Peru, ikan haring Atlantik, ikan tenggiri, ikan sprat, dan ikan whiting biru – yang semuanya dipasarkan dan dikonsumsi sebagai makanan laut.

Mereka menemukan bahwa keenam spesies pakan ini mengandung konsentrasi nutrisi yang lebih besar, atau serupa, daripada fillet salmon yang dibudidayakan. Jumlah kalsium lebih dari lima kali lebih tinggi pada fillet ikan yang diternakkan di alam liar daripada fillet salmon, yodium empat kali lebih tinggi, dan zat besi, omega-3, vitamin B12, dan vitamin A lebih dari 1,5 kali lebih tinggi. Spesies yang diternakkan di alam liar dan salmon memiliki jumlah vitamin D yang sebanding.

Seng dan selenium ditemukan lebih tinggi pada ikan salmon dibandingkan spesies pakan liar – para peneliti mengatakan jumlah tambahan ini disebabkan oleh bahan pakan salmon lainnya dan merupakan tanda kemajuan nyata di sektor salmon.

“Ikan salmon yang dibudidayakan merupakan sumber nutrisi yang sangat baik, dan merupakan salah satu pengubah pakan terbaik dari semua hewan ternak, tetapi agar industri ini dapat berkembang, industri ini perlu menjadi lebih baik dalam mempertahankan nutrisi utama yang diberikan. Hal ini dapat dilakukan melalui penggunaan bahan pakan yang lebih strategis, termasuk dari produk sampingan perikanan dan ikan yang bersumber secara berkelanjutan dan bermutu industri seperti belut pasir,” kata Dr. Richard Newton dari Institut Akuakultur, Universitas Stirling, yang timnya juga mencakup Profesor Dave Little, Dr. Wesley Malcorps, dan Björn Kok.

“Menarik untuk melihat bahwa kita secara efektif membuang sekitar 80% kalsium dan yodium dari pakan ikan – terutama jika kita mempertimbangkan bahwa wanita dan gadis remaja sering kali tidak mendapatkan cukup nutrisi ini.”

Willer mengatakan, “Angka-angka ini kurang diakui oleh model standar industri akuakultur yang mengutip rasio Ikan Masuk Ikan Keluar (FIFO) daripada melihat nutrisi.

Para peneliti ingin melihat metrik retensi nutrisi diadopsi oleh industri perikanan dan akuakultur. Mereka percaya bahwa jika dikombinasikan dengan rasio FIFO saat ini, industri dapat menjadi lebih efisien, dan mengurangi beban pada stok ikan yang juga menyediakan makanan laut. Tim sedang membangun sarana yang terstandarisasi dan kuat untuk mengintegrasikan metrik retensi nutrisi ke dalam praktik industri.

“Kami ingin industri ini berkembang tetapi tidak merugikan lautan kita,” kata Willer. “Kami juga ingin melihat lebih banyak variasi produk yang terjangkau, praktis, dan menarik yang terbuat dari ikan ‘pakan’ liar dan produk sampingan ikan dan salmon untuk konsumsi langsung manusia.”

Referensi: “Konsumsi ikan liar dapat menyeimbangkan retensi nutrisi pada ikan budidaya” oleh David F. Willer, Richard Newton, Wesley Malcorps, Bjorn Kok, David Little, Anneli Lofstedt, Baukje de Roos dan James PW Robinson, 20 Maret 2024, Makanan Alami.
DOI: 10.1038/s43016-024-00932-z

Penelitian ini didanai oleh Divisi Ilmu Pedesaan dan Lingkungan serta Layanan Analisis (RESAS) Pemerintah Skotlandia, Beasiswa Penelitian Universitas Royal Society, Beasiswa Karier Awal Leverhulme Trust, Beasiswa Henslow di Murray Edwards College, dan Universitas Cambridge.