رمزگشایی از فعل و انفعالات گونه‌های مختلف ماهیان و تأثیر تغییرات آب و هوایی بر آنها
خلاصه:
یک تیم علمی تحقیقاتی روشی را برای بررسی نحوه تعامل گونه‌های مختلف ماهی در یک منطقه ساحلی طراحی کرده‌اند، پیشرفتی که به توضیح روابط پیچیده بین گونه‌های دریایی و چگونگی تأثیر گرمایش جهانی بر جمعیت ماهیان کمک می‌کند.
این تیم تحقیقاتی به رهبری دانشگاه علم و فناوری هنگ کنگ (HKUST) روشی را برای بررسی نحوه تعامل گونه‌های مختلف ماهی در یک منطقه ساحلی طراحی کرده‌اند که روابط پیچیده بین گونه‌های دریایی و چگونگی تأثیر گرمایش جهانی بر جمعیت ماهیان را توضیح می دهد.
این تیم با تجزیه و تحلیل ردپای جزئیDNA ماهیان از نمونه‌های آب دریا، استفاده از DNA محیطی – معروف به eDNA – و تجزیه و تحلیل آماری پیشرفته این دو روش را ترکیب کردند تا نه تنها حضور گونه‌های ماهی را تشخیص دهند، بلکه نحوه تعامل این گونه‌ها با یکدیگر را نیز آشکار کنند.
استفاده از eDNA برای نظارت بر تنوع زیستی، در سال‌های اخیر محبوبیت زیادی پیدا کرده است، که این روش به ویژه برای شناسایی موجودات آبزی و خصوصا ماهیان استفاده می‌گردد. همانطور که حیوانات در محیط اطراف خود حرکت می‌کنند، قطعاتی از مواد ژنتیکی مانند سلول‌های پوست، مواد زائد و سایر مایعات بدن را در محیط بر جایی می‌گذارند. دانشمندان می‌توانند با استخراج این ردپای DNA از نمونه های آب، خاک یا هوا، حضور و تنوع گونه ها را با دقت بالا تعیین کنند.
اما مطالعات قبلی eDNA عمدتاً به تشخیص وجود یا عدم وجود گونه های خاص محدود می‌شد. برای درک بهتر و پایش اکوسیستم ها، لازم است تعداد گونه های ماهی تخمین زده شود و فعل و انفعالات بین گونه‌ای یا برهمکنش بین گونه‌ها شناسایی شود.
این تیم به سرپرستی پروفسور Masayuki USHIO، استادیار دپارتمان علوم اقیانوسی در HKUST و دکتر Masaki MIYA از موزه و موسسه تاریخ طبیعی چیبای ژاپن، تکنیک جدیدی را برای دستیابی به هدف فوق با تجزیه و تحلیل داده‌های سری زمانی با فرکانس بالا از داده‌های eDNA ماهی طراحی کرده‌اند و امکان نظارت جامع بر روی eDNA گونه‌های مختلف را میسر ساخته‌اند.
فعل و انفعالات بین گونه‌ای، مانند روابط طعمه-شکارچی، رقابتی و تعاملی، تأثیر قابل توجهی بر پویایی اکوسیستم دارند. این تحقیق راه را برای دانشمندان، برای ارزیابی دقیق تر وضعیت اکوسیستم و پیش‌بینی‌های پویایی آتی محیطی هموار می‌کند.
محققان 11 مکان مطالعاتی را در امتداد سواحل شبه جزیره بوسو در استان چیبا در ژاپن مکان نمایی کردند و در آن جا به مدت دو سال نمونه برداری آب را به صورت هر دو هفته یک بار انجام دادند. محققان eDNA را از نمونه‌های جمع‌آوری شده استخراج کردند و با تجزیه و تحلیل داده‌های سری زمانی با فرکانس بالا داده‌های eDNAجوامع ماهی در اکوسیستم‌های ساحلی را بررسی نمودند. سپس، آنها با تجزیه و تحلیل داده‌های سری زمانی eDNA با فرکانس بالا با استفاده از روش‌های پیشرفته آنالیز سری زمانی، قدرت برهمکنش‌های بین گونه‌ای ماهیان در جوامع مختلف را به صورت کمی شناسایی کردند.
از جمله یافته‌های مهم آنها این بود که دمای آب می‌تواند اثرات مثبت و منفی بر نحوه تعامل گونه‌های مختلف ماهی با یکدیگر داشته باشد. آنها همچنین دریافتند که گونه‌های مختلف ماهی می‌توانند واکنش‌های متفاوتی نسبت به تغییرات دما نشان دهند و چگونگی تأثیر گرمایش جهانی بر روابط پیچیده بین گونه‌های ماهی در مناطق ساحلی را روشن کنند. این یافته‌ها اخیراً در مجله علمی بین المللی eLife منتشر شده است.
پروفسور Ushio اظهار می‌کند: “با ادغام تکنیک‌های پیشرفته از زمینه‌های علمی مختلف، ما نشان دادیم که تجزیه و تحلیل eDNA می‌تواند نه تنها “چه گونه ای و “چه تعدادی” از گونه‌ها را تخمین بزند، بلکه می‌تواند “چه گونه ای با کدام گونه دیگر تعامل دارد” را نیز تخمین بزند.
این چارچوب می تواند نه تنها برای مطالعه تعاملات ماهیان بلکه برای کنش بین انواع موجودات مختلف استفاده شود ؛ که شامل جوامع میکروب‌ها، سخت‌پوستان و سایر بی مهرگان می‌شود. به عنوان مثال، دانشمندان می توانند از این تکنیک برای مطالعه نحوه تعامل موجودات مختلف در سیستم های آبزی پروری استفاده کنند. همچنین به شناسایی پاتوژن‌های مضر بالقوه که می‌توانند بر گونه‌های ماهی مهم تجاری تأثیر بگذارند، کمک می کند.
همچنین پروفسور Ushio گفت که در دراز مدت این تحقیقات می‌تواند به دانشمندان و سیاست گذاران کمک کند تا درک بهتری از چگونگی تأثیر تغییرات آب و هوا بر جمعیت ماهیان، از جمله گونه‌های تجاری مهم و کمیاب داشته باشند.
او در ادامه خاطر نشان کرد که: “این اطلاعات می‌تواند برای توسعه استراتژی‌های حفاظتی بهتر برای حفاظت از گونه‌های مختلف و تضمین پایداری طولانی مدت اقیانوس‌ها استفاده شود. به عنوان مثال، برای حفاظت از گونه‌های کمیاب، همچنین ممکن است حفاظت از گونه‌ای ماهی که تاثیر قابل‌توجهی بر گونه‌های کمیاب دیگر دارد، نیز مهم باشد.”.
این تیم به زودی فناوری‌های جدیدی مانند سیستم‌های نمونه‌گیری خودکار آب و نمونه‌برداری از آب دریا با پهپادهای زیر دریایی را بررسی می‌کند تا تجزیه و تحلیل‌های eDNA را کارآمدتر و مؤثرتر کند، تا بتواند درک ما را از نحوه تعامل موجودات با یکدیگر در طبیعت، مانند نحوه تأثیر عوامل بیماری‌زا بر جمعیت ماهی‌ها، بیشتر کند.
آنها همچنین قصد دارند از فناوری پیشرفته توالی یابی DNA برای بررسی توالی های eDNA با جزئیات بیشتر، مانند خوانش توالی طولانی‌تر[1] استفاده کنند.
پروفسور می‌گوید: «با استفاده از این فناوری‌های جدید و همکاری با متخصصان حوزه‌های مختلف، می‌توانیم به ارتقای درک خود از چگونگی تأثیر تغییرات آب و هوایی بر اکوسیستم‌های دریایی ادامه دهیم و راه‌های بهتری برای محافظت از آنها ایجاد کنیم».
