Die Sterblichkeit der Spitzbrasse in frühen Lebensstadien hat nachweislich eine genetische Grundlage

Die hohe Sterblichkeit in den frühen Lebensstadien ist ein häufiges Phänomen bei Fischen und anderen Arten, das jedoch aufgrund seiner Komplexität wenig untersucht wurde. Eine Studie der Universität Barcelona und des Centre for Advanced Studies of Blanes (CEAB-CSIC) hat analysiert, ob diese Sterblichkeit bei der Spitzbrasse (Diplodus puntazzo), einer Mittelmeerart mit großem kommerziellem Interesse, zufällig auftritt oder ob es ist genetisch bedingt.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Wissenschaftliche Berichtezeigen, dass das Überleben dieses Fisches in den ersten Monaten genetisch bedingt ist und mit dem Geburtszeitpunkt zusammenhängt.

Die Studie wird geleitet von Marta Pascual, Dozentin an der Fakultät für Biologie und Mitglied des Biodiversity Research Institute (IRBio) der UB und Enrique Machpherson, Forschungsprofessor am CEAB-CSIC. Unter den Teilnehmern der Studie sind Héctor Torrado (CEAB-CSIC und IRBio), Cinta Pegueroles (IRBio), Carlos Carreras (IRBio) und Nuria Raventós (CEAB-CSIC).

Eine Art mit einer wichtigen ökologischen Rolle

Die Spitzbrasse ist ein Tier, das in felsigen Küstenriffen und Seegraswiesen im Mittelmeer und im östlichen Atlantik lebt und dort eine wichtige ökologische Rolle spielt, da es der einzige Mittelmeerfisch mit einem breiten Beutespektrum ist, darunter Beutetiere wie Schwämme, Stachelhäuter und Hohltiere. Um die Ursachen für seine Sterblichkeit in den frühen Lebensphasen herauszufinden, verglichen die Forscher genomische Daten mit phänotypischen und Umweltdaten von Rekruten, Individuen, die sich erst im Oktober als Larven im Plankton niederließen, und Überlebenden, die sechs Monate alt waren. alte Fische, die den Winter überlebt hatten.

Die Forscher analysierten insgesamt 105 Individuen aus drei Populationen entlang eines geografischen Gradienten, insbesondere in den Küstengebieten von Blanes, Jávea und Agua Amarga. „Durch die Analyse der Individuen, die sich zum ersten Mal ansiedeln, und derjenigen, die überleben, in drei verschiedenen Populationen konnten wir parallele Evolutionsprozesse identifizieren, die mit Umwelt- und phänotypischen Variablen verbunden sind“, stellen die Forscher fest.

Die Informationen über den analysierten Fisch und die Umgebung wurden aus der Analyse seiner Otolithen, Knochen im inneren Teil des Ohrs, abgeleitet. „Dies sind Knochenstrukturen, die tägliche Wachstumsringe zeigen, die es uns ermöglichen zu sehen, wann es ein Individuum fängt, eine Reihe von Variablen, wie wann es geboren wurde und seine Größe, wann es sich niedergelassen hat und welche Wachstumsrate es haben wird oder wie viele Tage es war im Plankton; sie erlauben uns auch, Umweltvariablen der Temperatur und der Mondzyklen zu erfassen“, sagen sie.

Die überlebenden Individuen sind diejenigen, die später geboren werden

Die Ergebnisse zeigten deutliche Anzeichen einer selektiven Mortalität, die hauptsächlich mit der Geburtszeit, der Meeresoberflächentemperatur und der Wachstumsrate während des Larvenstadiums zusammenhängt. „Es ist sehr interessant zu sehen, dass bei dieser Art, die sich im Spätsommer und Frühherbst fortpflanzt, die Individuen am besten überleben, die später geboren werden, unter kühleren Bedingungen, und langsamer wachsen, und meistens ist die Genetik wichtig dieses Überleben“, fügen sie hinzu.

Unter Verwendung von Sequenzierungstechniken wurde festgestellt, dass 122 Loci in den drei analysierten Populationen parallel mit diesen phänotypischen und Umweltvariablen signifikant assoziiert waren. Das Auffinden paralleler genomischer Veränderungen zwischen diesen Populationen unterstützt die Idee einer genetischen Grundlage für diese Sterblichkeit während der ersten sechs Lebensmonate. „Unsere Studie ist die erste, die einen genomischen Ansatz an verschiedenen Orten durchführt. Es ist sehr wichtig, diese Probenahme zu haben, da sie zeigt, dass die Ergebnisse nicht zufällig sein können“, schreiben sie. „Deshalb behandeln wir verschiedene Populationen als Überlebensreplikate und betrachten hauptsächlich Veränderungen in die gleiche Richtung.

Eine wegweisende Methodik

Die in dieser Studie verwendete Methodik bietet einen Prototyp für zukünftige genomische und ökologische Studien dieser und anderer Arten, die es den Forschern ermöglichen werden, die Ursachen zu bewerten, die die selektive Sterblichkeit in freier Wildbahn in diesem frühen Stadium bestimmen.

„Bisher gab es keine Studien, die die von uns verwendeten Methoden und Arten der Probenahme kombinierten. Unsere Studie legt die Grundlagen, um das Überleben in frühen Stadien in der Natur zu analysieren, um festzustellen, ob dieser Prozess zufällig oder genetisch bedingt ist und zu verstehen mit Langzeitstudien, wie Polymorphismen in den Populationen trotz Selektion aufrechterhalten werden“, stellen die Forscher fest.

Sequenzierungsprojekt für das Genom des Scharfschnauzen-Seebrasse-Genoms

Obwohl es eine große Anzahl identifizierter Loci gibt, die mit diesen Merkmalen assoziiert sind, wurden die meisten von ihnen nicht im nächstgelegenen verfügbaren Genom der Spitzbrasse lokalisiert, was darauf hindeutet, dass sie sich in schlecht konservierten Regionen befinden und dass es notwendig ist, phylogenetisch nähere Genome zu haben zum Vergleich.

In diesem Sinne hat einer der Co-Autoren der Studie, IRBio-Forscher Carlos Carreras, eine Studie der katalanischen Initiative für das Earth Biogenome Project zur Sequenzierung der Spitzbrasse geleitet, die sich derzeit in der Annotationsphase befindet. „Wir hoffen, dass uns dies in Zukunft helfen wird, zu identifizieren, wo sich die Loci befinden und welche Rolle sie für das Überleben dieser Art spielen können“, sagen sie.

Studien zur Analyse der zwischenjährlichen Schwankungen

Die Fortsetzung dieser Studie wird darin bestehen, zu sehen, wie sich die Selektion innerhalb und zwischen Orten und Jahren ändern kann, da es laut den Forschern eine interannuelle Variation gibt, die sehr wichtig sein kann.

„Die Tatsache, dass wir eine selektive Sterblichkeit gefunden haben, hat uns veranlasst, mehr darüber zu erfahren. Wir erhalten nicht nur das Genom der Spitzbrasse mit der Qualität internationaler Standards, sondern analysieren auch andere Jahre. Wir wollen parallele Evolution sehen Prozesse und wie sie sich im Laufe der Zeit verändern, sowie um zu sehen, ob es in jeder Population eine lokale Anpassung gibt. Und mit all dem wollen wir Kandidatengene identifizieren, in denen wir ihre Funktion herausfinden können“, schließen sie.