Sekwencjonowanie genomu sardynek z Pacyfiku w latach 2022 i 2023 ujawniło obecność nie tylko jednej, ale dwóch różnych sardynek gatunek w Prądzie Kalifornijskim.
Kiedy naukowiec Gary Longo po raz pierwszy przejrzał wyniki swojej analizy genomicznej sardynek, pomyślał, że musiał pomylić próbki.
Oprócz sardynek z Pacyfiku, powszechnych na zachodnim wybrzeżu, wiele ryb wydawało się należeć do innego gatunku. „To był całkowity szok” – powiedział. Następnie porównał ich kod genetyczny z innymi znanymi gatunkami. „To był moment „aha”, kiedy zdaliśmy sobie sprawę, że mamy do czynienia z drugim gatunkiem sardynek”.
Z analizy wynika, że spośród 345 próbek sardynek pobranych podczas NIEAA Z badań przybrzeżnych gatunków pelagicznych przeprowadzonych przez Fisheries w latach 2021 i 2022 wynika, że wszystkie ryby w 2021 r. to sardynki z Pacyfiku, ale ryby złowione w 2022 r. stanowiły mieszankę sardynek z Pacyfiku i sardynek japońskich.
Badanie kolejnych 825 sardynek zebranych w następnym roku dało ten sam wynik: wiele z nich to sardynki japońskie. Gatunek japoński, znany wyłącznie z zachodniej strony północnego Pacyfiku w pobliżu Azji, nie był wcześniej dokumentowany na zachodnim wybrzeżu.
Naukowcy z NOAA Fisheries i innych instytucji zgłosili w czasopiśmie niespodziewane pojawienie się Ekologia molekularna. Obydwa gatunki wyglądają tak podobnie, że tylko badanie genetyczne może je rozróżnić. Naukowcy wykorzystali najnowsze postępy w sekwencjonowaniu genomu do zbadania danych z milionów markerów genetycznych i skonstruowali pełne genomy mitochondrialne sardynek w celu weryfikacji identyfikacji. .
W latach 2022 i 2023 sardynki japońskie znaleziono od stanu Waszyngton po południową Kalifornię i czasami zbierały się razem z sardynkami z Pacyfiku. Sardynki japońskie miały od 1 do 3 lat, co stanowiło typowy wiek dorosłych sardynek.
Ciekawi, czy w poprzednich badaniach pominięto sardynki japońskie, naukowcy skorzystali z archiwum zasobów genetycznych w Centrum Nauki Rybołówstwa Southwest. Zsekwencjonowali próbki tkanek z poprzednich badań przybrzeżnych gatunków pelagicznych. Analizy sardynek zebranych w latach 2013–2021 nie wykazały żadnych śladów obecności sardynek japońskich, co sugeruje, że ich podróże przez ocean są zjawiskiem nowszym.
Sardynki z Pacyfiku występują obecnie w niewielkiej liczbie w całym Prądzie Kalifornijskim. Mogło to zwiększyć prawdopodobieństwo wykrycia sardynki japońskiej.
Więcej pytań niż odpowiedzi
W ramach badania NOAA Fisheries przeprowadzonego w 2022 r. po raz pierwszy zebrano gatunki japońskie, co sugeruje, że przybyły one na zachodnie wybrzeże mniej więcej w tym czasie. Badanie przeprowadzone w następnym roku w 2023 r. wykazało więcej, ale nie jest jasne, jak długo gatunki japońskie nadal przemieszczały się na wschód przez ocean. Naukowcy badają obecnie próbki z tegorocznego badania.
Sardynki to najważniejsze ryby pastewne na całym świecie, a dwa gatunki występują na północnym Pacyfiku. Wcześniejsze badania genetyczne stawiały hipotezę, że sardynki z Pacyfiku i japońskie rozdzieliły się około 200 000–300 000 lat temu. Okresy lodowcowe sprawiły, że większość północnego Pacyfiku stała się bardzo zimna, oddzielając obie populacje.
Chociaż istnieje wiele przykładów gatunków z zachodniego Pacyfiku przybywających na zachodnie wybrzeże, są one głównie kojarzone z pływającymi śmieciami niesionymi przez Prąd Północnego Pacyfiku. W tym przypadku autorzy sugerują, że morskie fale upałów, które ociepliły północny Pacyfik w ciągu ostatniej dekady, otworzyły korytarz korzystnych siedlisk. Japońskie sardynki mogły podążać korytarzem przez ocean.
„Małe przybrzeżne ryby pelagiczne, takie jak sardynki, są dobrymi wskaźnikami zmian” – stwierdził Longo. „Często są pierwszymi, które widzimy, reagując na zmieniające się temperatury, ponieważ mają krótki czas generacji, są bardzo mobilne i mogą korzystać z różnych siedlisk”. Naukowcy zasugerowali, że sardynki mogą znajdować się w „przodzie” dalszych nadchodzących zmian.
„Pozostawia nam o wiele więcej pytań, niż jesteśmy w stanie od razu odpowiedzieć” – powiedział Matthew Craig, naukowiec w Southwest Fisheries Science Center i współautor nowego badania. „Wiele rozmieszczeń ryb zmienia się wraz ze zmianą warunków oceanicznych. Teraz pytanie brzmi, czy japońskie sardynki z czasem wymrą, czy też utrzymają się w nowej części swojego zasięgu”.
Kolejne kroki analizy sardynek
Longo i Craig wrócili teraz do laboratorium, badając około 700 nowych próbek z zakończonego właśnie badania Coastal Pelagics Species Survey 2024. Zespół wykona sekwencję DNA od ryb w nadchodzących tygodniach, co pomoże w prześledzeniu ciągłej obecności japońskich sardynek w obecnym ekosystemie Kalifornii.
Naukowcy nie wiedzą, czy te dwa gatunki sardynek mogą się krzyżować. To kluczowe pytanie, które pomogłoby określić, w jaki sposób te dwa gatunki sardynek mogą oddziaływać na zachodnie wybrzeże. Pozwoliłoby to następnie poinformować, w jaki sposób obecność japońskich sardynek może wpłynąć na zarządzanie sardynkami w ekosystemie California Current.
Badanie podkreśla wartość długoterminowego monitorowania. Wyniki mogą zmienić nasze rozumienie rozmieszczenia i rozprzestrzeniania się sardynek na Pacyfiku oraz wpływu zmieniających się warunków oceanicznych.
„To jedno z tych niezwykłych odkryć, do których nigdy by nie doszło, gdyby naukowcy nie byli tam i nie szukali” – powiedziała Kristen Koch, dyrektor centrum naukowego. „Długoterminowe dane z wcześniejszych badań pomagają nam również zrozumieć, jak niezwykłe jest to zjawisko”.
Odniesienie: „Crossing the Pacific: Genomics Reveals the Presence of Japanese Sardine (Sardinops melanosticta) in the California Current Large Marine Ecosystem” autorstwa Gary’ego C. Longo, Jeremiah J. Minich, Nicholas Allsing, Kelsey James, Ella S. Adams-Herrmann, Wes Larson, Nolan Hartwick, Tiffany Duong, Barbara Muhling, Todd P. Michael i Matthew T. Craig, 23 października 2024 r., Ekologia molekularna.
DOI: 10.1111/mec.17561
