Ein Team von Forschern der Oakland University hat das erste vollständige mitochondriale Genom von Diadema antillarum veröffentlicht, das allgemein als langstacheliger Seeigel bekannt ist. Der wirbellose marine Pflanzenfresser bewohnt die flachen Gewässer des Westatlantiks und der Karibik und erfüllt eine entscheidende ökologische Funktion: Er weidet Algen entlang der Korallenriffe der Region und verhindert ein Überwachsen, das die Riffe und die von ihnen unterstützte Artenvielfalt gefährden kann.
Etwa ein Viertel der Meeresfische ist auf Korallenriffe als Lebensraum angewiesen, was das wiederkehrende Absterben des langstacheligen Seeigels besonders besorgniserregend macht. Die Art hat in den 1980er und 1990er Jahren sowie im laufenden Jahr ein Absterben erlebt, wobei die Sterblichkeitsraten 90-95% erreichten.
„Es gibt andere Arten von Seeigeln, die die Nische von Diadema antillarum bewohnen und sich mit ihr überschneiden, aber nur diese Art erlitt massive Sterblichkeitsereignisse. Keine andere eng bewohnte oder zusammenlebende Art starb während dieser Zeit“, sagte Dr. Audrey J. Majeske, a Sonderdozent am Department of Biological Sciences der OU und Hauptautor der Studie.
„Dies ist ein entscheidender Grund für das Sammeln genetischer Informationen über diese Art – damit wir Studien entwerfen können, um zu verstehen, warum insbesondere diese Art weiterhin unter Todesfällen leidet und wie sie vor wahrscheinlichen zukünftigen Ereignissen geschützt werden kann, insbesondere wenn dies der Fall ist getrieben von menschlicher Aktivität.“
Korallenriffe bieten auch den menschlichen Gemeinschaften zahlreiche Vorteile, indem sie Küstenschutz vor Hurrikanen bieten und Millionen von Touristen anziehen, die die Riffe zur Erholung nutzen. Laut The Nature Conservancy generiert der mit Korallenriffen verbundene Tourismus in der Karibik jährlich 8 Milliarden US-Dollar.
Dr. Majeske führte die Studie in Zusammenarbeit mit Stephanie O. Castro Márquez und Walter Wolfsberger durch, Doktoranden in der Fakultät für Biowissenschaften der OU. OU-Biologieprofessor Dr. Taras K. Oleksyk war Hauptforscher des Projekts, das begann, als er und Dr. Majeske Fakultäten an der Universität von Puerto Rico in Mayaguez waren. Die Studie wurde veröffentlicht in Gigabyte.
„Zusätzlich zur englischen Hauptversion wurde eine zweite Version auf Spanisch online veröffentlicht, um diese Ergebnisse dem spanischsprachigen Publikum auf der Insel (Puerto Rico) zugänglich zu machen, auf der die Seeigelprobe gesammelt wurde“, sagte Dr. Oleksyk. „Eine ukrainische Version der Zeitung wurde ebenfalls veröffentlicht, um die Solidarität der Zeitschrift mit dem Kampf der Ukraine im Krieg zu demonstrieren.“
Bei der Sequenzierung des Genoms von Diadema antillarum entdeckten die Forscher auch, dass eine andere Art des langstacheligen Seeigels, Diadema savignyi, in der wissenschaftlichen Literatur falsch identifiziert wurde. Die Aufklärung der falschen Identität wird den Forschern helfen, die Verbreitung von Seeigeln auf der ganzen Welt besser zu verstehen und zu dokumentieren. Es gibt etwa 950 bekannte Seeigelarten, die in allen Klimazonen der Weltmeere in einer Vielzahl von Tiefenzonen leben.
„Seeigel sind sehr alte Tiere. Sie gibt es seit dem Ordovizium vor etwa 450 Millionen Jahren und haben viele große Aussterben überlebt“, sagte Dr. Majeske. „Das Verständnis ihrer Verbreitung bringt nicht nur Kontext in die jüngere Geschichte, es hilft auch, die Biodiversität der Erde in eine geologische und evolutionäre Perspektive zu rücken.“
Zusätzlich zu ihrer Arbeit an dieser Studie verwendet Dr. Majeske Seeigelgenome als Teil des praktischen Unterrichts, den Studenten in ihren Kursen erhalten. Die Schüler untersuchen 16 Gene im Pazifischen Purpur-Seeigel (Strongylocentrotus purpuratus), vergleichen und kontrastieren ihre Expression in verschiedenen Proben, um zu verstehen, wie sich die Genexpressionsniveaus im Laufe des Lebens des Organismus ändern können. Die Ergebnisse dieser Studie werden dazu beitragen, zukünftige Forschungsstudien für Studenten zu entwerfen und die Arbeit professioneller Forscher zu informieren.
„Studenten sammeln praktische Erfahrungen bei der Durchführung der Schritte der wissenschaftlichen Methode, einschließlich Datenerfassung und -analyse, Hypothesentest und Schlussfolgerungen. Dieser Ansatz verbessert das Lernen der Schüler, da er kritisches Denken fördert“, sagte Dr. Majeske. „Es führt die Schüler dazu, die Punkte zu verbinden und zu verstehen, warum sie zu diesen Schlussfolgerungen gelangt sind. Das treibt die Forschung an und schafft neues Wissen in jedem Bereich der Wissenschaft.“
Mehr Informationen:
Audrey J. Majeske et al, Das erste vollständige mitochondriale Genom von Diadema antillarum (Diadematoida, Diadematidae), Gigabyte (2022). DOI: 10.46471/gigabyte.73