_ Noua tehnică detectează distinct populațiile de pești dintr-un singur lac prin intermediul ADN-ului lor de mediu

Folosirea fragmentelor minuscule de ADN pe care animalele le lasă în urmă în timp ce se deplasează printr-un mediu oferă cercetătorilor o perspectivă tot mai bună despre unde și cum trăiesc.

Un nou studiu a permis oamenilor de știință să vadă nu numai ce specii de pești sunt prezente într-un lac, ci și să identifice cum diferă populațiile acestor pești.

Dezvoltarea testării apei pentru ADN-ul din mediu. (eDNA) le-a permis oamenilor de știință și conservatorilor să știe ce specie a trăit recent sau s-a mutat printr-o anumită zonă.

Dar tehnica are limitările sale. De obicei, cercetătorii testează un tip de ADN cunoscut sub numele de ADN mitocondrial. Deși acest lucru este util pentru a da un da sau nu binar prezenței sau absenței anumitor specii într-un eșantion de, să zicem, apa lacului, adesea nu este suficient de precis pentru a oferi informații mai detaliate despre populațiile respectivelor specii.

Pentru a face acest lucru, cercetătorii trebuie să caute ceea ce este cunoscut sub numele de ADN nuclear. Problema aici este că fiecare genom nuclear este mult mai mare, dar mai puțin abundent decât ADN-ul mitocondrial. Acest lucru face ca orice fragment de eDNA nuclear să fie mult mai rar în mediu și mai dificil de izolat.

Dar dacă se poate face, potențialul ar putea fi uriaș. De exemplu, le-ar permite cercetătorilor să urmărească schimbările genetice complexe care au loc în interiorul și între populațiile de animale, fără a fi nevoiți să vadă vreodată specia reală.

Aici este dr. Rupert Collins, curator principal al peștilor la Natural. Muzeul de Istorie intră, împreună cu colegii săi de la Universitatea din Bristol, Universitatea din Cambridge și Institutul de Cercetare a Pescuitului din Tanzania. Ei au reușit să detecteze eADN-ul nuclear a două populații diferite de pești care trăiesc în același lac.

„Sunt uimit în continuare că a funcționat atât de bine”, spune Rupert. „A fost foarte mult o plăcintă în proiectul cerului.”

Rezultatele au fost publicate în iScience.

Nenumăratele de lacuri care sunt împrăștiate pe valea riftului din Africa de Est sunt denumit adesea laborator natural.

Aceasta se datorează faptului că, într-un mod similar cu modul în care insulele Galapagos au izolat populațiile de păsări, ceea ce a condus la crearea de noi specii, lacurile acționează ca niște insule de izolare pentru pesti. Acest lucru este valabil mai ales pentru un grup de pești cunoscuți sub numele de ciclide.

Revoluția geologică continuă a regiunii, care a făcut ca crusta să se despartă și să formeze nenumărate lacuri și râuri de-a lungul acestei perioade, a separat populațiile de pești și a adus pe alții. împreună, provocând în același timp dispariția a mai multor. Acest proces dinamic a dus la faptul că aceste lacuri susțin cel puțin 1.500 de specii diferite de ciclide, deși chiar și aceasta este cel mai probabil o subestimare substanțială.

Dar nu doar între lacuri există diferențe în ceea ce privește populațiile de pești. Chiar și în interiorul lacurilor, pot exista mai multe habitate care permit peștilor să devină treptat diferiți unul de celălalt și să evolueze în mai multe specii.

„Avem acest model similar și la peștii de apă dulce din emisfera nordică”, explică. Rupert. „Când toate calotele de gheață s-au retras și s-au format lacurile, evoluția s-a întâmplat rapid, pe măsură ce noi habitate au fost expuse.”

„Deci nu este ceva specific tropicelor. Se întâmplă chiar în pragul ușii noastre, dar cu vegane, spinici. și pești albi în loc de ciclide”.

Lacul Masoko din Tanzania este un exemplu excelent al modului în care se poate întâmpla acest lucru. Un lac de crater aproape perfect circular, se cufundă la aproximativ 35 de metri în adâncime. În ea se află o specie de ciclidă numită Astatotilapia calliptera, care s-a împărțit în două populații în ultimii 1.000 de ani. Pentru peștii care trăiesc în marginile mai puțin adânci ale lacului, masculii sunt în mod obișnuit de culoare galbenă și se hrănesc cu nevertebrate bentonice, în timp ce cei care trăiesc în apa mai adâncă sunt în schimb de un albastru profund și se hrănesc cu zooplancton plutitor.

În ciuda faptului că trăiesc în locuri diferite ale lacului, arată și se comportă diferit, cele două populații nu sunt, probabil, suficient de distincte genetic pentru a fi considerate specii separate (deși s-ar putea să fie pe această cale).

Dar aceasta înseamnă că peștii au reprezentat subiectul perfect pentru un studiu care să vadă dacă este posibil să se detecteze variația genetică într-o specie prin prelevarea de probe singure din apă.

Rupert și colegii săi au luat mostre de apă de la diferite adâncimi. a lacului, de la suprafață până aproape de fund. Apa a fost apoi filtrată pentru a izola orice ADN pe care îl conținea.

Cercetătorii au analizat apoi eADN-ul extras din apă la diferite adâncimi și l-au testat pentru a căuta variația genetică specifică care este mai probabil să fie găsită. fie la peștele galben mai puțin adânc, fie la peștele albastru mai adânc.

Pe o distanță de doar 20 de metri, echipa a descoperit că variația genetică asociată cu peștele galben era mai răspândită în apele mai puțin adânci și variația genetică. legat de peștele albastru a fost detectat mai frecvent în apele mai adânci.

„Am comparat eADN-ul cu genomurile secvențiate ale fiecărei populații și am găsit o asociere pozitivă la fiecare adâncime”, spune Rupert. „Modelul de adâncime este acolo, ceea ce este uimitor.”

Acest lucru arată pentru prima dată cum variația observată într-o specie poate fi detectată prin prelevarea de probe de eADN nuclear pe distanțe incredibil de scurte. În timp ce Lacul Masoko este un mediu destul de izolat, lucrarea este cel puțin o dovadă a conceptului că eșantionarea pentru eADN nuclear este posibilă și că ar putea avea aplicații suplimentare.

O astfel de situație ar putea fi cu codul, explică Rupert . Pe măsură ce pescuitul comercial s-a intensificat, iar schimbările climatice au încălzit apele Europei, populațiile sudice ale acestei specii adaptate la frig s-au descurcat prost, în timp ce populațiile mai nordice se descurcă mai bine. Dar există unele dovezi că populațiile se adaptează și acesta este momentul în care eADN-ul ar putea interveni.

„Am putea, de exemplu, să țintăm anumite gene care sunt implicate în adaptarea la ape mai calde”, explică Rupert. „Am putea vedea ce fac populații întregi de cod uitându-ne la mostrele de apă fără a prinde efectiv niciun pește.”

„Aceasta este teoria. Dar există o mare diferență între a face acest lucru într-un mic lac și făcând-o în mare.”

Cu orice speranță, rafinarea și dezvoltarea ulterioară a tehnicilor ar trebui să permită cercetătorilor și conservaționiştilor să obţină o imagine tot mai clară a cât de greu de studiat se descurcă animalele.

Această poveste este republicată prin amabilitatea Muzeului de Istorie Naturală. Citiți povestea originală aici.

(Fluierul)