ارسال غواصان SCUBA برای بررسی مرجان ها ، وقت گیر و گران است. در سالهای اخیر ، دانشمندان روشهای دیگری را برای تعیین نوع مرجان ها در آنجا فقط با جمع آوری نمونه های آب ، گاهی اوقات درست از سطح ، توسعه داده اند. اینها به تجزیه و تحلیل DNA متکی هستند که مرجان ها در آب ترشح می شوند.

اکنون ، تیمی از دانشمندان دریایی مستقر در ژاپن ، یک کشور مجمع الجزایر با سطح بالای تنوع زیستی مرجانی ، سیستمی را توسعه داده است که می تواند تقریباً 85 مرجان های صخره ای کشور را بر اساس این ماده ژنتیکی با شناور آزاد در محیط زیست تشخیص دهد ، که دانشمندان آن را DNA محیط زیست یا Edna می نامند. آنها نتایج را در یک مطالعه جدید منتشر شده در ژورنال منتشر کردند کهکشا در 22 مه.

“این یک سیستم باورنکردنی است که تاکنون هیچ کس [else] می تواند انجام دهد ، “همکار ، نویسنده Noriyuki Satoh ، رئیس واحد ژنومیک دریایی در انستیتوی علوم و فناوری اوکیناوا (OIST) ، به مونگابای گفت. اساساً ، هیچ گروه تحقیقاتی دیگری در جهان با استفاده از Edna Sath's Team ، به همان سطح از صحت تشخیص و پوشش برای مرجان ها نرسیده است.

تحقیقات Edna در مورد مرجان ها می تواند به دانشمندان کمک کند تا با ارائه سریعتر و در برخی موارد با دقت بیشتری ، تغییرات ناشی از گرم شدن کره زمین و آلودگی دریایی را درک کنند. Satoh گفت سیستم OIST می تواند به صرفه جویی در 10 یا 20 متخصص از نیاز به کار برای یک یا دو هفته در یک بررسی غواصی در جزایر ژاپن کمک کند – و او و تیمش قصد دارند آن را به کشورهای دیگر گسترش دهند.

همه ارگانیسم ها DNA را در خاک ، هوا یا آب اطراف آنها ترشح می کنند. تحقیقات طراحی شده برای خواندن این سیگنال ها طی یک دهه گذشته از جمله مرجان ها شکوفا شده است. اینها به دلیل نقش کلیدی که در اکوسیستم های صخره ایفا می کنند – در میان بیشترین اکوسیستم های زیستی روی زمین – برای مطالعه ضروری است. مرجان ها برای تحقیقات Edna ایده آل هستند زیرا آنها مخاط زیادی را در آب آزاد می کنند.

دانشمندان هاوایی مطالعه ای را در ژورنال منتشر کردند DNA محیطی در سال 2019 نشان می دهد که غلظت مرجان edna در نمونه های آب از نزدیک با نتایج حاصل از نظرسنجی های بصری مطابقت دارد. به عبارت دیگر ، نه تنها شناسایی مرجان ها از نمونه های آب بلکه همچنین تقریباً میزان فراوانی آنها را تخمین می زند.

این زمینه جدید تحقیقات مرجانی در یک مقطع بحرانی در حال توسعه است. پوشش جهانی مرجان های زنده از دهه 1950 نیمی از آن کاهش یافته است و یک سری از رویدادهای سفید کننده جمعی طی سه دهه گذشته به مرجان ها رسیده است. سفید شدن مرجان یک واقعه بسیار استرس زا است که در آن گرم کردن آبهای اقیانوس باعث می شود مرجان ها باعث اخراج جلبک های همزیستی خود شوند ، ارگانیسم هایی که رنگین کمان رنگهای خود را به آنها می بخشد. آخرین و شدیدترین سفید کننده انبوه از اوایل سال 2023 ادامه داشته و براساس یک سرمقاله 2024 در ژورنال ، برای بسیاری از مرجان های جهان “ویرانگر کشنده” بوده است. صخره های مرجانیبشر

آبهای ژاپن طی قرن گذشته سریعتر از میانگین جهانی گرم شده است. اکنون مرجان ها را می توان در ورودی خلیج توکیو یافت ، که می تواند نشان دهنده گسترش اخیر مرجان در خلیج باشد و “یکی دیگر از نشانه های تغییر آب و هوا در حال تغییر شکل مجدد اکوسیستم های دریایی است.”

Satoh و تیمش برای اولین بار روش خود را که آنها را متابرک بندی DNA محیط زیست اسکلراکتین می نامند ، در مقاله 2021 در ژورنال ارائه دادند مرزهای علوم دریاییبشر محققان بخش های کوتاهی از DNA را از یک نمونه آب استخراج می کنند – DNA اغلب کمی تخریب می شود ، بنابراین به دست آوردن قطعات طولانی که ممکن است در نمونه های بافت پیدا کند دشوار است – و مقدار را با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز تقویت می کند. آنها سپس DNA را با کمک توالی با توان بالا تجزیه و تحلیل می کنند تا توالی های منحصر به فرد ، که اغلب بارکد DNA نامیده می شوند ، از جنس های مختلف مرجان های صخره ای (سفارش) شناسایی کنند. اسکلراکتین) که وجود دارد.

این روش می تواند فقط به سطح جنس باشد ، نه سطح گونه. Satoh گفت ، این بسیار دقیق ، شاید حتی بیشتر از برخی مشاهدات بصری است ، زیرا ویژگی های مرجانی و مورفولوژی قابل تشخیص است. وی گفت که اگر صخره بیش از 30 متر (98 فوت) به عمق یا با کمک یک روبات زیر آب در موارد دیگر نباشد ، می توان نمونه ها را از آب سطحی استخراج کرد.

این روش به طور گسترده ای شبیه به استفاده از تیم های تحقیقاتی Coral Edna در جای دیگر است ، اما ژاپن دارای تنوع استثنایی از مرجان های صخره ای-85 جنس شناخته شده-است و تیم Satoh اکنون با استفاده از روش خود ، یک سیستم شناسایی کاملاً جامع را جمع کرده است. پس از مطالعه جدید ، آنها می توانند 83 مورد از 85 جنس را از نمونه های آب شناسایی کنند. با این حال ، 25 مورد از جنس ها به گروه های دو یا سه جنس تبدیل شدند زیرا توالی آنها در منطقه ژن هدفمند یکسان بود ، به این معنی که برای اصلاح سیستم کار بیشتری لازم خواهد بود. همه 83 مرجان های کم عمق آب هستند. محققان OIST به دلیل نادر بودن و عمق آنها ، دو جنس دیگر را از این مطالعه خارج کردند.

این مطالعه می گوید: “این سیستم ابزاری قدرتمند برای بررسی جامع و مبتنی بر Edna از اسکلراکتینیان در ژاپن فراهم می کند.”

مانند تمام کار EDNA ، این مطالعه شامل مقایسه DNA استخراج شده از نمونه های آب در برابر سوابق ژنوم موجود است. در این حالت ، ژنوم های مرجع در یک بانک اطلاعاتی عمومی قرار داشتند که در مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی ایالات متحده در بتسدا ، مریلند قرار داشتند. در طول مطالعه ، SatoH و همکارانش نیز 22 دنباله تولید کردند و آنها را به آن بانک اطلاعاتی اضافه کردند ، به طوری که اکنون توالی های به روز شده برای 83 جنس مرجانی صخره ای از ژاپن ، از 61 نفر را در اختیار دارد.

با اتمام تمام این کارها ، سیستم “اکنون این پتانسیل را دارد که در واقع در نظارت بر تنوع زیستی در سراسر ژاپن مورد استفاده قرار گیرد ؛ مشخص کردن انواع خاصی از مرجان در حال کاهش است یا در حال رشد است تا بتواند از تلاشهای حفاظت آگاه شود.”

ساتوه گفت که وی قصد دارد سیستم را در مرجان های صخره ای در پالائو ، تایوان و هاوایی آزمایش کند.

پاتریک نیکولز ، یک اکولوژیست دریایی در دانشگاه هاوایی در Mānoa ، که رهبری مطالعه 2019 را برعهده داشت و درگیر مطالعه جدید نبود ، گفت: این نوع کلی از متابارکوپینگ باید “برای سایرین” کار کند [non-scleractininan] مرجان ها و در سراسر سیستم های دیگر ، “اما افزودند که کارهای زیادی برای بدست آوردن توالی DNA مرجان به پایگاه داده های عمومی انجام می شود.

وی از OIST بخاطر انجام این کار در مورد اسکلراکتینیان در ژاپن ، گفت: این موسسه “در سالهای اخیر کارهای خوبی انجام داده است.”

وی گفت: “این نوع پایه ای است که ما به آن نیاز داریم تا بهتر بدانیم چه اتفاقی می افتد پس از سفید کردن … یا هر نوع تغییر ، “نیکولز گفت.

لورنس دوگال ، دانشمند تحقیقاتی برای دولت استرالیا غربی و یک متخصص در زمینه سازگاری با Edna ، گفت که مطالعه OIST در بیانیه ای که به مونگابای ارسال شده است ، “گام مهمی به جلو در تحقیقات مرجان ادنا” بود.

دوگال گفت: “نویسندگان یک منبع مرجع ارزشمند جهانی ایجاد کرده اند که از نظارت بر تنوع زیستی آینده با متابرک کد Edna پشتیبانی می کند.”

دوگ گفت ، تیم های مستقر در استرالیا غربی در دانشگاه کورتین و انستیتوی علوم دریایی استرالیا از سال 2019 روشهای Edna را برای سیستم های مرجانی دریایی آزمایش می کنند.

تصویر بنر: مرجان سفید شده. در سه دهه گذشته چهار واقعه سفید کننده انبوه رخ داده است ، عمدتاً به دلیل افزایش دمای دریا که باعث می شود مرجان ها جلبک های همزیستی را که در بافت خود زندگی می کنند ، بیرون کنند ، پدیده ای که به عنوان سفید کننده شناخته می شود. این عکس در نزدیکی نیشیدوماری ، شهر اوتکی ، کوچی ، ژاپن گرفته شده است. تصویر با احترام از تاکوما مزاکی.

پناهندگان آب و هوا؟ با گرم شدن دریا ، مرجان ها در آبهای خنک ژاپن شکوفا می شوند

استنادها:

Hisata ، K. ، Nagata ، T. ، Kanai ، M. ، Sinniger ، F. ، Nagata ، F. ، Suwa ، M. ،… Satoh ، N. (2025). یک سیستم متابارکدینگ EDNA برای تشخیص مرجان های اسکلراکتین به سطح عمومی در سواحل ژاپن. کهکشا ، مجله مطالعات صخره های مرجانی ، 27(1) ، 13-29. doi: 10.3755/galaxea.g27d-5

Nichols ، P. K. ، & Marko ، P. B. (2019). ارزیابی سریع پوشش مرجان از DNA محیطی در هاوایی. DNA محیطی ، 1(1) ، 40-53. doi: 10.1002/edn3.8

Eddy ، TD ، Lam ، VW ، Reygondeau ، G. ، Cisneros-Montemayor ، AM ، Greer ، K. ، Palomares ، MLD ،… Cheung ، WW (2021). کاهش جهانی ظرفیت صخره های مرجانی برای ارائه خدمات اکوسیستم. یک زمینبا 4(9) ، 1278-1285. doi: 10.1016/j.oneear.2021.08.016

Reimer ، JD ، Peixoto ، RS ، Davies ، SW ، Traylor-Kingles ، N. ، Short ، ML ، Cabral-Tena ، RA ،… Voolstra ، Cr (2024). چهارمین رویداد جهانی سفید کننده مرجان: از کجا می رویم؟ صخره های مرجانیبا 43(4) ، 1121-1125. doi: 10.1007/S00338-024-02504-W

Shinzato ، C. ، Narisoko ، H. ، Nishitsuji ، K. ، Nagata ، T. ، Satoh ، N. ، & Inoue ، J. (2021). نشانگرهای DNA میتوکندری رمان برای مرجان های اسکلراکتین و متابرک کد DNA محیطی در سطح عمومی. مرزهای علوم دریاییبا 8، 758207. doi: 10.3389/fmars.2021.758207

بازخورد: از این فرم استفاده کنید برای ارسال پیام به نویسنده این پست. اگر می خواهید یک نظر عمومی ارسال کنید ، می توانید این کار را در پایین صفحه انجام دهید