DNA در مبارزه برای نجات صخره های مرجانی در حال ایجاد امواج است

صخره های مرجانی تقریباً یک چهارم گونه های دریایی شناخته شده را در خود جای داده اند ، و آنها را به یکی از متنوع ترین اکوسیستم های کره زمین تبدیل کرده است. اما از آنجا که محیط زیست آنها نسبت به تغییرات آب و هوایی در دهه های اخیر کمتر دوستانه شده است ، مرجان ها برای سالم ماندن و حفظ زندگی متکی به آنها تلاش می کنند.

اکنون ، به لطف یک تکنیک نوظهور به نام DNA محیطی (eDNA) ، محققان موزه ملی تاریخ طبیعی اسمیتسونیان می توانند از تلاش ها در سراسر جهان برای درک نحوه واکنش مرجان ها و جوامع وابسته به آنها به تغییرات جهانی در اقیانوس حمایت کنند. آنچه آنها می یابند می تواند به دانشمندان در درک و پیش بینی تهدیدات پیش روی صخره های مرجانی کمک کند.

کریس مایر ، یک جانورشناس تحقیق و متصدی بی مهرگان در موزه ، گفت: “این راه های جدیدی را برای پرداختن به موضوعاتی که ما نتوانستیم بپرسیم گشود.” “این می تواند درک غنی باورنکردنی از اقیانوس و واکنش آن در برابر تغییر به ما بدهد.”

جمع شدن تهدیدها بر روی مرجان ها

مرجان ها از هزاران ارگانیسم کوچک به نام پولیپ تشکیل شده است که برای جمع آوری غذا و ساخت اسکلت سالم با هم کار می کنند. اما پولیپ ها بدون هم اتاقی های جلبکی فتوسنتزی خود نمی توانند رشد کنند. روابط سودمند متقابل آنها با گونه های مختلف جلبک ها مواد مغذی مهمی را برای آنها فراهم می کند ، در حالی که مرجان ها مکانی امن برای زندگی برای جلبک ها فراهم می کنند.

اما هر رابطه ای با چالش هایی روبرو است و جلبک ها و مرجان ها از این قاعده مستثنی نیستند. این زوج در حال مبارزه با گرم شدن درجه حرارت اقیانوس ها هستند که ناشی از تغییر اقلیم است.

“دمای بالا باعث می شود که مرجان های کم عمق سفید شوند.” این بدان معناست که جلبک ها از بافت مرجان دفع می شوند. “” گفت آندره کواترینی ، یک جانورشناس تحقیق و متصدی آنتوزوآ در بخش جانورشناسی بی مهرگان در موزه. “اگرچه برخی از مرجان ها می توانند از این حوادث زنده بمانند یا بهبود یابند ، اما اغلب باعث مرگ و میر جمعی می شوند.”

مرجانهای اعماق دریا نیز مانند همتایان خود در آبهای کم عمق با مشکل دیگری دست و پنجه نرم می کنند: اسیدی شدن اقیانوس. با ورود دی اکسید کربن به اتمسفر ، اقیانوس آن را جذب کرده و اسیدی می شود. افزایش اسیدیته باعث می شود که مرجان ها نتوانند اسکلت خود را بسازند. بدون اسکلت قوی ، صخره ها آسیب پذیر و ضعیف می شوند.

“در اعماق خاصی از اقیانوس ها ، چیزی به نام افق اشباع آراگونی وجود دارد. کواترینی گفت: در زیر این عمق ، مرجان ها در ساخت اسکلت مشکل دارند. “بیشتر مرجان ها در بالای این افق صخره هایی می سازند ، اما کاهش سطح pH باعث کم عمق شدن افق می شود. این امر باعث می شود که مرجان های اعماق دریا بتوانند اسکلت خود را بسازند. “

مشاهده صخره های مرجانی و دانستن اینکه کدام گونه از پوسته ها زندگی می کنند به محققان کمک می کند بفهمند کدام گونه در معرض خطر افزایش دما و اسیدیته است. اکنون دانشمندان یک روش کم ضرر و مقرون به صرفه برای مطالعه صخره ها و خطرات احتمالی آنها دارند.

کتابخانه نمونه

مطالعات زیست محیطی DNA بر اساس جمع آوری نمونه هایی مانند آب یا خاک از یک محل آزمایش انجام می شود. درون این نمونه ها ذرات DNA جدا شده از گونه های ساکن منطقه وجود دارد – دانشمندان می توانند از آنها برای شناسایی گیاهان و جانوران محلی استفاده کنند.

برای مرجان ها ، محققان نمونه های آب یا رسوبات صخره ها را جمع آوری می کنند. این روش به جمع آوری مخرب خود افراد نیازی ندارد ، بنابراین مرجان ها سالم و سالم می مانند. سپس نمونه ها برای eDNA پردازش یا فیلتر می شوند.

“ما از تکنولوژی ژنومیک و یک آزمایشگاه مولکولی خارق العاده استفاده می کنیم تا میلیون ها نسخه از بارکد DNA خاص را از استخراج تولید کنیم. سپس ما همه بارکدهای DNA را با یک کتابخانه مرجع مقایسه می کنیم تا به شناسایی نوع DNA ما کمک کنیم. “

اما شناسایی eDNA به خوبی کتابخانه مرجع آنهاست. هرچه کتابخانه بزرگتر و متنوع تر باشد ، شناسایی دقیق تری خواهد داشت. به همین دلیل محققان اسمیتسونیان در حال ساخت کتابخانه ای از نمونه های محیطی هستند که بتواند شناسایی طولانی مدت و دقیق داشته باشد.

مایر گفت: “هدف نهایی ما توصیف كافی همه گونه های دریایی در ایالات متحده است تا وقتی كسی طی 5 یا 10 سال نمونه محیطی را می گیرد ، با اطمینان بتوانیم گونه های پشت eDNA جمع آوری شده را شناسایی كنیم.”

شناسایی مرجان ها فقط از طریق مورفولوژی یا خصوصیات فیزیکی دشوار است ، بنابراین eDNA با ارائه نمای مولکولی گونه های ساکن در یک منطقه ، مطالعات را تکمیل می کند. همچنین به محققانی که در تلاش برای کشف مناطق دشواری هستند که آب برای غواصی بسیار عمیق است ، کمک می کند.

با کمک eDNA ، دانشمندان می توانند تأثیرات تغییرات آب و هوایی بر روی مرجان ها را بهتر درک کنند ، واکنش ها را پیش بینی کنند و اقدامات احیا صخره ها را آگاه کنند.

بازیابی با eDNA

حفظ صخره های سالم موجب صرفه جویی در تنوع زیستی غنی آنها می شود. eDNA می تواند اطلاعات مهمی را در این هدف فراهم کند ، از توزیع مرجان ها یا جایی که انواع مختلف مرجان ها زندگی می کنند. توزیع و میزان تغییر در اکوسیستم های مشاهده شده می تواند به محققان بگوید کدام گونه بیشتر در معرض خطر تغییرات آب و هوایی است. به عنوان مثال ، مرجان هایی که فقط در یک مکان زندگی می کنند نسبت به بقیه آسیب پذیرتر هستند.

کواترینی گفت: “اطلاعاتی که ما فاش می کنیم می تواند به ما کمک کند تا پیش بینی کنیم که کدام گونه ها یا مناطق با توجه به تغییر جهانی اقیانوس ها به توجه بیشتری نیاز دارند.”

اما توزیع می تواند چیزی بیش از این باشد که به دانشمندان بگوید کدام گونه یا صخره ها بیشتر در معرض خطر هستند. همچنین ممکن است اقدامات ترمیم صخره را آگاه سازد. صخره ها در سراسر جهان در حال حاضر با بحران های سفیدکننده و آسیب اسیدی شدن روبرو هستند و بقایای مرجانهای سفید مرده را به جا می گذارند.

با استفاده از eDNA ، دانشمندان و مدیران شروع به پیوند مرجان ها و دیگر ساختارهای صخره مصنوعی برای کمک به بهبود سلامت اکوسیستم صخره های مرجانی می کنند. داده های مجموعه eDNA می تواند به ایجاد خطوط اساسی برای نظارت و مدیریت مداوم این اکوسیستم ها کمک کند.

با توجه به پتانسیل آنچه eDNA می تواند فراهم کند ، کواترینی و مایر به جمع آوری نمونه ها و کار برای ساخت کتابخانه مرجع اسمیتسونیان در چیزی ادامه می دهند که بتواند پاسخ ده ها سال را ارائه دهد.

مایر گفت: “ما در حال نشان دادن غنای خارق العاده ای هستیم که eDNA در درک ما از اقیانوس فراهم می کند ، نه فقط مرجان ها.” “کتابخانه های مرجعی که در حال ایجاد آن هستیم ، زمینه را برای دهه آینده علوم اقیانوس فراهم می کند.”

آب و هوا در حال توسعه این مجموعه در 20 مه ادامه خواهد یافت ، زمانی که ما به شما نشان خواهیم داد چگونه محققان بخش جانورشناسی مهره داران در موزه اسمیتسونیان و ایستگاه دریایی در حال مطالعه تأثیر تغییرات آب و هوا بر روی ماهیگیری و جوامع متکی به آنها هستند.

آب و هوا در حال توسعه: اسمیتسونیان بسیار بیشتر از نمایشگاه ها و مصنوعات مشهور جهان است. این سازمانی است که به درک چگونگی اطلاع رسانی گذشته به حال و آینده اختصاص دارد. هفته ای یک بار ، ما به شما نشان خواهیم داد که چگونه هفت بخش تحقیقاتی موزه ملی تاریخ طبیعی از تغییرات آب و هوایی گذشته درس می گیرند و آنها را برای قرن 21 و بعد از آن به کار می برند.

داستان های مرتبط:
با دانشمندی در حال بازسازی دمای گذشته اقیانوس باشید
دانشمندان DNA تمام یوکاریوت ها را در طی 10 سال مطالعه کردند
چرا گیاهان تحقیقات اقلیمی را می کارند
آنچه گیاهان فسیلی در مورد تغییر آب و هوا نشان می دهند
چگونه مواد معدنی زیستی یک سنگ قدم برای تحقیقات مربوط به تغییرات آب و هوایی هستند