تجمع الجينات: هل يمكن لأبحاث الحمض النووي أن تنقذ سمك السلمون في نهر كولومبيا؟
تجمع الجينات: هل يمكن لأبحاث الحمض النووي أن تنقذ سمك السلمون في نهر كولومبيا؟
فيديو: تجمع الجينات: هل يمكن لأبحاث الحمض النووي أن تنقذ سمك السلمون في نهر كولومبيا؟
فيديو: كيف ظهرت البقع الحمراء المفزعة التي غطت أسماك السلمون في نهر كولومبيا 2023, شهر فبراير
Anonim

يلجأ العلماء إلى علم الوراثة للمساعدة في تجديد أعداد السلمون المهددة بالانقراض في شمال غرب الولايات المتحدة.

سيتعرض معظم الناس لضغوط شديدة لمعرفة الفرق بين سمك السلمون من طراز شينوك وكوهو أو حتى بين الأسماك الصغيرة والكبيرة. لكن ليس سكان حوض نهر كولومبيا (لا سيما في ولاية واشنطن وأوريجون وأيداهو): فهم لا يعرفون فقط سمك السلمون الخاص بهم ، ولكن قدرتهم على التمييز بين الأنواع هي المفتاح للحفاظ على الأسماك سريعة الاختفاء.

السلمون ، الذي كان وفيرًا في نهر كولومبيا ، أصبح الآن سلالة محتضرة - وهي حالة لا تهدد وجودها فحسب ، بل تهدد مصدر رزق الناس الذين يسكنون شواطئ النهر العظيم: توظف صناعة الصيد التجاري أكثر من 3600 شخص وتولد أكثر من الارتفاع. أنشأ كل من Nez Perce و Umatilla و Warm Springs Reservation و Yakama في عام 1977 لجنة أسماك Celilo ، والتي تم توسيعها منذ ذلك الحين وتغيير اسمها إلى هيئة الأسماك بين القبائل في نهر كولومبيا (CRITFC).

على مدى العقد الماضي ، استخدم CRITFC التحليل الجيني لدراسة مجموعات الأسماك المحلية ، والتي تشمل سمك السلمون من طراز Chinook و sockeye و coho salmon. الهدف ، كما يقول شون ناروم ، عالم الوراثة الرئيسي في CRITFC ، هو المساعدة في زيادة أعداد السلمون من خلال تحديد السلالات المعرضة للخطر والعمل (جنبًا إلى جنب مع مفرخات الأسماك المحلية) لتجديد أكثرها احتياجًا. يقول: "مع تزايد التأثيرات [البشرية] على التجمعات الطبيعية بشكل مطرد ، من الضروري فهم معدل ومستوى قابلية الأنواع للتكيف".

تضم CRITFC حوالي 60 من علماء الوراثة وعلماء الهيدرولوجيا وعلماء الأحياء السمكية وعلماء المقاييس الحيوية وعلماء الأرصاد الجوية وعلماء آخرين (بالإضافة إلى فريق دعم من حوالي 500 شخص) مكرسين لدراسة السلمون ونظامه البيئي. يساعد تحديد الاختلافات الجينية في (وتطوير التوقيعات الوراثية) على مجموعات سلمون حوض نهر كولومبيا الباحثين على فهم أفضل لتنوع الأسماك وتكيفها وتشتتها. يمكن أيضًا استخدام هذه التواقيع الجينية لتحديد متى تهاجر أنواع السلمون غير المعروفة سابقًا إلى المنطقة.

يقول الباحثون إن الوقت جوهري ، لأن بعض أنواع السلمون عُرضت للخطر. (يقول ناروم: "يفكر مديرو مصايد الأسماك على المستويات الفيدرالية والولائية والمحلية في استخدام المعلومات التي يوفرها هؤلاء العلماء لمساعدتهم على تحديد متى وأين وكم عدد الأسماك التي يمكن حصادها".).

إحدى الطرق التي قد يتمكن العلماء من تسريع جهودهم هي التحول إلى تقنية أحدث وأسرع لتحديد الاختلافات في الحمض النووي أو المادة الجينية للأسماك. منذ تموز (يوليو) ، قام علماء CRITFC بتحميل المواد اللازمة لدراسة الحمض النووي للسلمون في نظام اختبار النموذج الأولي الذي أعدته شركة Fluidigm ومقرها جنوب سان فرانسيسكو ، والتي تم تصميمها لتحديد الاختلافات في 96 موقعًا مختلفًا (تسمى تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة ، أو SNP ، علامات) في عينات الحمض النووي. يمكن للباحثين اختبار ما يصل إلى 96 عينة من المواد الجينية في وقت واحد ، مما يوفر 9،216 تفاعلًا متزامنًا (أو نمطًا جينيًا) في غضون أربع ساعات. (تم إجراء ذلك سابقًا على نظام يمكن أن ينتج فقط 384 نتيجة من هذا النمط الجيني في المرة الواحدة).

نظام Fluidigm's EP1 - الذي يستخدمه أيضًا قسم ألاسكا للأسماك والألعاب وجامعة واشنطن في سياتل - يخلق هذه التفاعلات داخل دوائر فلويديك المتكاملة (IFCs) التي يبلغ حجمها 1.5 بوصة (3.8 سم) مربعة وحوالي 0.13 بوصة (0.32 سم) سميكة ومصنوعة من بوليمر مطاطي واضح. تحتوي IFCs على مصفوفة مجهرية من الأنفاق والصمامات والغرف التي يمكن من خلالها تمرير المحاليل التي تحتوي على عينات DNA لسمك السلمون. يستخدم ضغط الهواء لفتح الأنفاق وإغلاقها ، وتقسيم مجموعات مختلفة من الحلول في جميع أنحاء مركز التمويل الدولي. والنتيجة هي مجموعة من آلاف الأنماط الجينية لكي يدرسها الباحثون.

يقدر ناروم أنه سيكلف مختبره حول المنتجات الصالحة للزراعة بسعر نظام فحص النظم البيولوجية التطبيقية كارلسباد ، كاليفورنيا الذي كان الباحثون يستخدمونه. ويضيف أن تكلفة المواد الكيميائية المستخدمة في أي من النظامين متشابهة أيضًا ، لكن العلماء يستخدمون كميات أقل في نظام EP1 ، مما يؤدي إلى تكلفة أقل لكل عينة للحصول على نفس بيانات النمط الجيني بشكل أسرع.

توفر هذه التكنولوجيا لباحثي CRITFC الفرصة لفحص سريع لأشكال SNP والبحث عن الكائنات التي لم يتم بعد دراسة تسلسل الجينوم (على عكس تسلسل البشر والفئران) وفهرسته.

إن الفهم الأفضل للوراثة لن يساعد في تجديد أعداد السلمون بين عشية وضحاها ، بالطبع. ومع ذلك ، فإن عمل CRITFC هو مثال كلاسيكي على استخدام العلم والتكنولوجيا للتأكد من أن المسؤولين عن إنقاذ السلمون يتخذون القرارات الصحيحة.

شعبية حسب الموضوع