Durchbrüche, die Wissenschaftlern bei der Sequenzierung der Genome gefährdeter Haie erzielt wurden

Die ersten Genomsequenzen auf Chromosomenebene für Große Hammerhaie und Kurzflossen-Makohaie haben gezeigt, dass beide Arten in ihrer 250.000-jährigen Geschichte einen starken Bevölkerungsrückgang erlebt haben. Geringe genetische Vielfalt und Anzeichen von Inzucht sind für vom Aussterben bedrohte Große Hammerhaie besorgniserregend, deren überfischte Populationen stark zurückgegangen sind. Mit einer höheren genetischen Vielfalt sind Kurzflossen-Mako-Haie möglicherweise widerstandsfähiger gegenüber Umweltveränderungen. das heißt, wenn der derzeitige Fischereidruck auf sie erheblich verringert wird.

„Da ihre gesamten Genome in hoher Auflösung entschlüsselt sind, haben wir einen viel besseren Einblick in die Evolutionsgeschichte dieser gefährdeten Arten“, sagt Professor Mahmood Shivji.

Es ist ein verblüffendes Bild, das einen Meilenstein in der Erhaltungswissenschaft für Haie beschreibt. Professor Shivji, Professor Michael Stanhope und ihre Mitarbeiter haben einen Blick zurück in die Geschichte geworfen, indem sie die Genome (vollständige genetische Blaupause) von großen Hammerhaien und Kurzflossen-Makohaien bis auf Chromosomenebene sequenziert haben. Ihre DNA-Zeitachse zeigt, dass ihre Populationen im Laufe von 250.000 Jahren erheblich zurückgegangen sind.

Was die Wissenschaftler auch herausgefunden haben, ist besorgniserregender: Große Hammerhaie haben eine geringe genetische Variation, was sie weniger widerstandsfähig gegenüber der Anpassung an unsere sich schnell verändernde Welt macht. Die Art zeigt auch Anzeichen von Inzucht, ein Problem, das die Überlebensfähigkeit ihrer Populationen beeinträchtigen kann. Der Kurzflossen-Mako-Hai zeigte jedoch eine größere Diversität und begrenzte Inzucht, ein hoffnungsvoller Schimmer im düsteren Schutzklima.

Das Verständnis von Veränderungen über einen so großen Zeitraum kann den aktuellen Erhaltungszustand dieser gefährdeten Tiere in einen Kontext stellen. Die Ergebnisse können uns helfen, uns zu viel nuancierteren Managementstrategien für Haie zu leiten.

Die Ergebnisse werden in einem Papier in veröffentlicht iWissenschaft mit dem Titel „Genome von gefährdeten Großen Hammerhaien und Kurzflossen-Makohaien enthüllen historische Populationsrückgänge und ein hohes Maß an Inzucht bei Großen Hammerhaien“. Die Studie wurde von Professor Stanhope von der Cornell University und Professor Shivji, Direktor des Save Our Seas Foundation Shark Research Center und des Guy Harvey Research Institute, Nova Southeastern University, mit Mitarbeitern der Cornell University, Nova Southeastern University, Temple University, Governors State University geleitet , und die San Diego Zoo Wildlife Alliance.

Die Wissenschaftler erwarben und stellten vollständige Genomsequenzen für große Hammerhaie und Kurzflossen-Makohaie zusammen und verglichen ihre Genome mit verfügbaren Genominformationen für den Walhai, den Weißen Hai, den Braunband-Bambushai und den Wolkenkatzenhai. Ihre Methoden lesen sich wie ein komplexes Puzzlespiel wissenschaftlicher Spürnasen: Sie setzen aus winzigen DNA-Fragmenten nacheinander verschiedene Sequenzen zusammen wie ein großer Flickenteppich, der den Bauplan des Lebens detailliert darstellt. Das Erreichen des Chromosomenniveaus ist das Neueste in der qualitativ hochwertigen Erforschung ganzer Genomsequenzen – und ein schwieriges Unterfangen für Arten wie Haie, die enorme Genome haben.

Die Anwendung von Fortschrittstechniken erfolgt inmitten düsterer Berichte über Haie und Rochen.

„Technische Fortschritte bei der Untersuchung von Genomen bedeuten, dass DNA-Sequenzierungsansätze jetzt viel leistungsfähiger und effizienter sind“, sagt Professor Stanhope. „Wir können diese neuen Technologien anwenden, um Erkenntnisse über den Organismus zu gewinnen, Informationen, von denen wir hoffen, dass sie zum Schutz von Haien und Rochen genutzt werden können.“

Während wir die Auswirkungen von Inzucht bei Haien nicht genau kennen, zeigen Ergebnisse von Wölfen und Geparden, dass sich mit der Zeit problematische Merkmale einschleichen können. Das Ergebnis ist oft ein verringertes Überleben der Art. Das Bild für große Hammerhaie – überfischt und wegen ihrer Flossen eingetauscht – ist besorgniserregend. Aber ohne diese kritischen genetischen Erkenntnisse wären wir nicht in der Lage, die Art und Weise zu ändern, wie ihre gefährdeten Populationen derzeit verwaltet werden.

Die Forscher sind vorsichtig mit übertriebenen Ergebnissen.

„Die Genetik ist so weit fortgeschritten, dass Genome auf chromosomaler Ebene die Erwartung für ein Genom in Referenzqualität für Arten sind. Die Naturschutzforschung stellt jedoch ihre eigenen Herausforderungen dar, um dies konsistent und mit der in anderen Bereichen erwarteten Auflösung zu erreichen.“ Professor Shivji fügt hinzu, dass „die Gewinnung von Gewebeproben von gefährdeten Meereswirbeltieren eine große Hürde darstellt. Sie können das Genom mit einer einzigen Gewebeprobe von einem einzelnen Hai zusammensetzen, aber der ideale Umstand wäre, Genome von mehreren Individuen aus verschiedenen Teilen ihres Ozeans zu sequenzieren Reichweite, ein ethisch schwieriges und kostspieliges Unterfangen.“

Tatsächlich geben die Forscher dies als Einschränkung ihrer aktuellen Studie an. Die ethischen Einschränkungen bei der Arbeit mit gefährdeten Arten bedeuten, dass Naturschutzgenetiker die neuesten Fortschritte mit Respekt für die fragilen Populationen, die sie untersuchen, abwägen müssen. Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse nicht nur die genetische Vielfalt und den fragilen Status zweier gefährdeter Haiarten aufzeigen, sondern auch Genome in Referenzqualität liefern werden, auf denen die zukünftige Grundlagenforschung aufbauen kann, um unser Wissen über Haie zu verbessern.

Wenn sich neue Möglichkeiten ergeben, werden unsere Einblicke in den Bauplan von Haien sicherlich dazu beitragen, unser Verständnis dieser ökologisch wichtigen Arten zu stärken und ihre gefährdeten Populationen zu erhalten.