Numarul si diversitatea genetica a rechinilor de balene masurate prin probe de apa • Elena Naimark • Stiri stiintifice despre "Elemente" • Bioinformatica, Genetica, Ichtiologie

Numărul și diversitatea genetică a rechinilor de balenă măsurate prin probe de apă

În general, rechinii de balenă – cei mai mari pești de pe Pământ – sunt calm și permit oamenilor să înoate în apropiere și chiar să se atingă de ei înșiși. Fotografie de pe playadelcarmen.com

O echipă internațională de zoologi și bioinformatiști a aplicat cu succes o metodă relativ simplă și ieftină de evaluare a diversității genetice a animalelor acvatice. Obiectul interesului lor a fost rechinul de balene, o specie evident periculoasă și dificil de abordat pentru recoltarea directă; în același timp, de interes cunoscut biologilor care lucrează în domeniul conservării speciilor pe cale de dispariție. Oamenii de știință au arătat că este posibil să se găsească cu o mare fiabilitate atât diversitatea genetică, cât și numărul de rechini, prin izolarea ADN-ului lor din probele de apă, unde se adună în grupuri mari. Metoda funcționează fără erori evidente, dezvăluind o varietate inaccesibilă prin analiza directă a probelor de țesut.

Acum, în legătură cu răspândirea și ieftinirea tehnologiilor metagenomice, a fost dezvoltată una dintre direcțiile sale interesante – exogenomia speciilor. Aceasta este o metodă de detectare a ADN-ului unei anumite specii într-un anumit mediu și, în consecință, clarificarea preferințelor sale de mediu, a diversității genetice etc.În mediul acvatic, ADN-ul nu trăiește prea mult timp, nu mai mult de o lună, astfel încât descoperirea ADN-ului de un tip sau altul indică prezența sa recentă. În mod convenabil, nu puteți spune nimic: puteți, fără a vâna fiecare individ și nu faceți calculele reprezentanților săi, să obțineți fotografii și mostre de țesuturi, să dovedească faptul că reprezentanții speciei au vizitat acest loc, lăsând în urmă o memorie scurtă sub formă de ADN, fie ADN din fecale , urină sau alte secreții, piele inflamabilă sau orice alt material exogen. Acest ADN este numit termenul ADN de mediu (sau ADN exogen, eDNA). În literatura științifică rusă, nu există un termen stabilit, dar pentru scurt timp o vom numi exoDNA (de la "ADN exogen").

Acest nou domeniu al genomicii este de interes special pentru specialiștii din speciile enumerate în Cartea Roșie. Într-adevăr, acestea sunt rar întâlnite în habitatele naturale și chiar mai dificil de evaluat diversitatea lor genetică, iar în cazul, de exemplu, rechinul de balene (Tipus de tip Rhincodon), care a servit drept obiectiv de cercetare pentru un grup de biologi condus de Philip Francis Thomsen de la Muzeul de Istorie Naturala de la Copenhaga, este de asemenea periculos. Din martie 2016, această specie are statutul de specie pe cale de dispariție.

Rechinul de balene este cel mai mare pește de pe planetă, lungimea lui atingând 20 de metri, iar greutatea lui este de 34 de tone. Ea se hrănește cu plancton, filtrează apa prin ghilimele, poate face migrații verticale semnificative după agregarea planctonului (a se vedea cum se hrănește rechinii de balene, Elementy, 28 septembrie 2005), precum și migrațiile trans-oceanice de o mie de kilometri.

Numărul global al rechinilor de balenă este, după estimări foarte mari, de la câteva zeci la sute de mii de indivizi. Estimările abundenței se efectuează prin eșantioane etichetate, prin numărarea grupurilor de rechini în locuri specifice, prin identificarea foto a exemplarelor individuale într-o serie de observații. Datele privind migrația de rechini și mTNA indică izolarea relativă a două subpopulații principale: în apele calde ale Atlanticului și în partea vestică a regiunii Indo-Pacific. Teoretic, cu un număr atât de mic de populație mondială, izolarea părților sale individuale îngustă diversitatea genetică deja mică. Și acest lucru, evident, reduce șansele de supraviețuire a acestui tip grandios din toate punctele de vedere. Tendințele numărului celor două subpopulații sunt trist: partea din Atlantic a scăzut cu aproximativ 30% din 2000, iar Pacificul – în funcție de diferite estimări cu 63-87%.Prin urmare, este util ca profesioniștii implicați în conservarea rechinilor de balene să aibă o înțelegere mai specifică a diversității genetice a speciilor. Dar cum să o facem? Chiar și numărul nu este ușor de estimat, să nu mai vorbim de proba reprezentativă de ADN. Aici a fost util metoda exoADN.

Rechinii de balenă se adună în concentrații semnificative în anumite locuri. Sunt înregistrate grupuri de peste 1100 de persoane, cum ar fi, de exemplu, în Golful Mexic, în februarie 2016. Cel mai probabil, rechinii înota în locurile de hrănire și reproducere. Dar în acest caz nu contează. Este important ca în probele de apă luate în locurile în care se desfășoară astfel de întâlniri, este posibil să se identifice ADN-ul majorității acestor indivizi. Și apoi vor fi utilizate tehnici PCR pentru a izola acest ADN și pentru a analiza.

Probele (în total 20) au fost colectate în perioada 2013-2014 în timpul expedițiilor din Golful Persic în apele Qatarului în apropierea câmpului petrolier Al-Shahin. În acest caz, s-au observat zilnic grupuri de aproximativ 200 de indivizi, la bărbați de aproximativ două ori mai mari decât femelele.

ADN-ul din probele a fost amplificat, partea de rechin a fost izolată din setul total, și din acesta două regiuni mtADN, care, conform studiilor genetice anterioare, s-au dovedit a fi polimorfe. În plus, au fost prelevate 61 de mostre de țesut de rechin.Este clar că colectarea probelor din rechinii vii reprezintă o întreprindere periculoasă și mult mai dificilă decât colectarea probelor de apă. Dar este necesar, deoarece oamenii de știință au trebuit să demonstreze că eșantioanele de apă nu sunt mai rele decât țesuturile în sine și acest lucru necesită un material pentru comparație. La urma urmei, acesta este primul studiu care ar trebui să demonstreze fiabilitatea detectării exonDNA a diversității genetice a unei populații.

Raportul numeric al haplotipurilor din țesuturi corespunde cu cel al apei: acest lucru înseamnă direct că metoda funcționează! Și nu poți alunga rechinii (sau altcineva, nu atât de blând și de încredere) cu o seringă și o sticlă, ci doar pentru a obține mai multă apă acolo unde înoată. O varietate de probe de apă, apropo, sa dovedit a fi mai mare decât probele de țesut. Dar acest lucru a fost de așteptat, deoarece probele de țesut nu au fost luate din întreaga populație de rechini din Al-Sheehan, ci din unele părți. Adevărat, au existat câteva opțiuni noi.

Două situri polimorfe DL1 și DL2, care arată raportul cantitativ al variantelor identificate (haplotipuri). Trei seturi de date includ rezultatele exoDNA și ADN din 61 de mostre de țesut de rechin, precum și informații din bazele de date globale disponibile.Parcelele din articolul discutat în Ecologie și evoluție ecologică

Firește, pentru a confirma această concluzie magnifică, a trebuit să verific dacă au existat erori metodologice. Ele pot apărea atunci când ADN-ul este deteriorat în timpul depozitării, erori statistice în analiza secvențelor lungi și scurte, identificarea de noi variante din cauza erorilor de citire sau a altor defecte (așa-numitul răspuns fals pozitiv). Pentru aceasta, probele de testare s-au făcut cu haplotipuri cunoscute și s-au efectuat toate analizele relevante. Sa constatat că eroarea de detectare a diversității genetice prin exoADN nu depășește 5%.

Care sunt perspectivele unei astfel de metode, pe lângă avantajele sale deja evidente? Oamenii de știință au prezentat calcule ale populației de rechini în partea vestică a regiunii Indo-Pacific utilizând datele exonDNA, comparându-le cu estimările disponibile. Rezultatul exonADN a arătat un acord bun cu alte metode – dimensiunea efectivă a populației este prima sute de mii de indivizi sau puțin mai mică.

Interesant, datele despre exoADN au fost de asemenea utilizate pentru a estima abundența mai multor specii într-o regiune. Acest lucru este util pentru construirea de modele de relații trofice sau de modele de prădător-pradă atunci când sunt necesare date cantitative pentru diferite specii.Oamenii de stiinta au masurat cantitatea de exo-ADN de rechin in probele de apa si le-au comparat cu abundenta de exo-ADN de ton in aceleasi ape.

Se crede că rechinul de balenă mănâncă icre de ton și, prin urmare, apare în locurile de reproducere ale acestui pește pelagic masiv. Se poate aștepta ca abundența tonului și a rechinilor să fie direct legată. Judecând după complotul numărului de exoADN din ambele specii, acesta este exact ceea ce este. Cu cât mai mult în apele de ton, cu atât mai mult sunt rechinii. Este interesant de observat că pentru această concluzie nu este necesar să observăm rechini – oamenii de știință au notat prezența lor numai atunci când numărul lor a fost ridicat (puncte de portocal în grafic). Astfel, corelațiile abundențelor a două sau mai multe specii pot fi, de asemenea, estimate de abundența exo ADN în apă. Pentru estimări corecte, este necesar, desigur, să cunoaștem rata de descompunere a ADN-ului în condiții adecvate, dar acestea sunt deja cele mai simple experimente.

Raportul dintre cantitatea relativă de exoADN de ton mic de est (Euthynnus affinis) și rechini de balenă în locurile de prelevare de probe în diferite anii. Insigne portocalii punctele corespunzătoare punctelor de observare a rechinilor sunt marcate. Planificați din articol în discuție Ecologie și evoluție ecologică

Acest studiu, desigur, va interesa pe toți cei care sunt implicați îndeaproape în conservarea diversității rechinilor de balenă. Dar mai mult – aș dori să cred – va atrage pe cei implicați în evaluarea biodiversității. Acum, biodiversitatea nu este judecată atât de abundența indivizilor, ci de diversitatea genelor unei populații sau specii. Și numărul și varietatea exo-ADN reprezintă o evaluare directă a acestui indicator, care este relativ ușor accesibil și ieftin. Este necesar să învățăm să folosim cu atenție acest indicator.

surse:
1) Eva Egelyng Sigsgaard, Ida Broman Nielsen, Steffen Sanvig Bach, Eline D. Lorenzen, David Philip Robinson, Steen Wilhelm Knudsen, Mikkel Winther Pedersen, Mohammed Al Jaidah, Ludovic Orlando, Eske Willerslev, Peter Rask Møller și Philip Francis Thomsen. Agregarea șisturilor dedusă din mediul înconjurător al mediului marin de mediu // Ecologie și evoluție ecologică. 2016. DOI: 10.1038 / s41559-016-0004.
2) Jelger Herder, Alice Valentini, Eva Bellemain, Tony DEJEAN, Jeroen van Delft, Philip Francis Thomsen și Pierre Taberlet. ADN-ul mediului – o revizuire interesantă pe tema exoADN.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: