'n Bamboeshaai wat deur kunsmatige inseminasie gebore is. Krediet: Foto deur Jay Harvey, Aquarium of the Pacific
Dit is 'n moeilike tyd om 'n haai te wees. Besoedeling, geïndustrialiseerde visvang en klimaatsverandering bedreig die seelewe, en die bevolkings van baie top-oseane-roofdiere het die afgelope jaar afgeneem.
Benewens die bestudering van haaie in die natuur, maak wetenskaplikes wat werk om haaie te red, staat op diegene wat in dieretuine en akwariums woon sodat hulle kan help om teelprogramme te bou en meer te wete te kom oor die toestande wat haaie moet floreer. Een belangrike manier waarop die wetenskaplikes dit doen, is deur pasmaats vir die haaie te speel, individue te koppel op maniere wat genetiese diversiteit verhoog.
In 'n nuwe studie in Wetenskaplike verslae, het wetenskaplikes die grootste poging ooit onderneem om haaie kunsmatig te insemineer. Hulle werk het gelei tot 97 nuwe babahaaie, insluitende wie se ouers aan weerskante van die land woon en 'n paar wat glad nie pa's het nie.
"Ons doel was om kunsmatige inseminasie te ontwikkel as 'n hulpmiddel wat gebruik kan word om te help om gesonde voortplantende populasies van haaie in akwariums te ondersteun en te handhaaf," sê Jen Wyffels, die koerant se hoofskrywer wat die navorsing vir hierdie artikel saam met die Suidoos-dieretuin gedoen het. Alliance for Reproduction & Conservation en is tans 'n navorser aan die Universiteit van Delaware.
"Om hele diere van een akwarium na 'n ander te skuif om te paar is duur en kan stresvol vir die dier wees, maar nou kan ons net gene deur sperm rondskuif," sê Kevin Feldheim, 'n navorser by Chicago's Field Museum en 'n mede-outeur van die studie wat die gelei het DNA ontleding van die pasgebore haaie om hul afkoms te bepaal.
Eierkiste (ook bekend as “meermin se beursies”) wat deur bamboeshaaie gelê is en deur kunsmatige inseminasie bevrug is. Krediet: Foto deur Jay Harvey, Aquarium of the Pacific
Dit kan moeilik wees om haai-afkoms uit te vind, want die voortplanting van haai is nie altyd eenvoudig nie. By sommige spesies kan vroulike haaie sperm vir maande na paring stoor en hulle gebruik dit vir bevrugting "op aanvraag", so die pa van 'n pasgebore haai is nie noodwendig die mannetjie met wie ma mees onlangs kontak gehad het nie. Sommige vroulike haaie is selfs in staat om voort te plant sonder enige mannetjie, 'n proses wat partenogenese genoem word. In parthenogenese kan die wyfie se eierselle met mekaar kombineer, wat 'n embrio skep wat slegs genetiese materiaal van die moeder bevat.
Om die voortplanting van haai te bestudeer, het die navorsers op witvlek-bamboeshaaie gefokus. "Wanneer mense aan haaie dink, stel hulle groot blankes, tierhaaie en bulhaaie voor - die groot, eng, charismatiese mense," sê Feldheim. "Witvlek-bamboeshaaie is klein, ongeveer drie voet lank. As jy na ’n akwarium gaan, rus hulle gewoonlik net op die bodem.” Maar hoewel bamboeshaaie se sagmoedigheid en klein grootte hulle onwaarskynlike kandidate vir Hollywood-roem maak, maak dié eienskappe hulle ideaal vir navorsers om kunsmatig te probeer insemineer.
Voordat hulle probeer om kunsmatige inseminasie te probeer, moet navorsers seker maak dat die potensiële moeders nie reeds sperm van 'n vorige ontmoeting dra nie. "Kandidaatwyfies word van mannetjies geïsoleer en die eiers wat hulle daarna lê, word gemonitor om seker te maak hulle is onvrugbaar," sê Wyffels. Eierlêende haaie lê gereeld eiers op 'n gereelde skedule, baie soos hoenders, sê Wyffels, tot die punt dat hulle die bynaam "hoenders van die see" kry. Om vas te stel of die eiers onvrugbaar is, skyn wetenskaplikes 'n onderwaterliggie deur die leeragtige, reghoekige eierhouers (genoem "meermin se beursies") om te sien of daar 'n kronkelende embrio bo-op die eiergeel is. As daar vir ses weke of langer geen bevrugte eiers is nie, is die haai gereed om geïnsemineer te word.
'n Groep bamboes-haai wat broei in 'n buis. Krediet: Foto deur Jay Harvey, Aquarium of the Pacific
Wetenskaplikes het 82 semenmonsters van 19 haaie versamel en geëvalueer om die verskil tussen goeie en slegte monsters te onderskei. Van die goeie monsters het na nabygeleë wyfies gegaan vir inseminasie, terwyl ander koud gehou en om en oor die land verskeep is. Sodra die semen Ripley's Aquarium of the Smokies of Aquarium of the Pacific bereik het, waar 'n wyfie gewag het, het navorsers haar verdoof en die saad in haar voortplantingskanaal geplaas - die prosedure het minder as tien minute geneem. Altesaam 20 vroue is as deel van die studie geïnsemineer.
Babahaaie het uit bevrugte eiers uitgebroei na 4 maande se inkubasie. "Die broeisels is omtrent die grootte van jou hand, en hulle het kenmerkende vlekpatrone wat help om hulle van mekaar te onderskei," sê Wyffels. Weefselmonsters is van al die babas saam met hul ouers geneem, sodat Feldheim hul DNS by die Veldmuseum se Pritzker-laboratorium vir Molekulêre Sistematiek en Evolusie kon ontleed.
Feldheim het 'n reeks genetiese merkers ontwikkel om ouerskap te bepaal. "Ons het die DNA in volgorde gerangskik en afdelings gevind waar die kode homself herhaal," sê Feldheim. "Hierdie herhalende stukkies kode dien as handtekeninge, en wanneer ons dit by die babas sien, pas ons hulle by die potensiële pa's." Die span het bevind dat vars versamelde semen in 27.6% van gevalle effektief was om eiers te bemes; semen wat vir 24 of 48 uur koud gestoor is, het onderskeidelik 28.1% en 7.1% suksessyfers gehad. In die genetiese ontleding van die nageslag het die span ook twee gevalle van partenogenese gevind, waar die ma op haar eie voortgeplant het sonder om die sperm waarmee sy geïnsemineer is, te gebruik. "Hierdie gevalle van partenogenese was onverwags en help om te illustreer hoe min ons weet van die basiese meganismes van seksuele voortplanting en embrio-ontwikkeling onder haaie," sê Wyffels.
Uit hierdie voorlopige resultate hoop die wetenskaplikes om akwariums te help om hul haai-teelprogramme uit te brei en te bestuur. “Daar was ander verslae oor kunsmatige inseminasie van haaie, maar dit sluit baie min wyfies in. In hierdie studie is ons in die dubbelsyfers en gevolglik kan ons verskillende metodes ondersoek om sperm vir inseminasie voor te berei en te bewaar,” sê Wyffels. "En 'n uitbroei van haai-ouers wat amper 3,000 XNUMX myl van mekaar af woon van sperm wat dae vooruit ingesamel is, dit is beslis 'n eerste."
"Een van die doelwitte van hierdie loodsprojek was om net te kyk of dit werk," sê Feldheim. "Nou kan ons dit uitbrei na ander diere wat eintlik hulp nodig het om te teel, van ander spesies in akwariums tot haaie wat bedreig word in die natuur."
Die navorsers merk ook op dat indien studies soos hierdie bydra tot die bewaring van haaie in die natuur, dit grootliks aan akwariums te danke sal wees. "Ons sou nie geweet het van partenogenese by haaie as dit nie vir akwariums was nie," sê Feldheim.
“Akwariums laat jou toe om dieselfde individuele diere mettertyd waar te neem, en dit is baie moeilik om in die natuur te doen,” sê Wyffels. “Akwaristen kyk elke dag na hul diere. Hulle tel subtiele veranderinge in gedrag wat verband hou met voortplanting op, en hulle vertel ons wat hulle sien. Navorsing soos hierdie hang van daardie samewerking af. Ons neem reeds wat ons uit hierdie studie geleer het en pas dit toe op ander spesies, veral die sandtierhaai, ’n beskermde spesie wat nie gereeld in akwariums voortplant nie.”
Verwysing: “Kunsmatige inseminasie en partenogenese in die witvlek-bamboeshaai Chiloscyllium plagiosum” deur Jennifer T. Wyffels, Lance M. Adams, Frank Bulman, Ari Fustukjian, Michael W. Hyatt, Kevin A. Feldheim & Linda M. Penfold 13 Mei 2021, Wetenskaplike verslae.
DOI: 10.1038 / s41598-021-88568-y
Hierdie studie is gelei deur navorsers van die South-East Zoo Alliance for Reproduction & Conservation in samewerking met, die Aquarium of the Pacific, Ripley's Aquarium of the Smokies, The Florida Aquarium, Adventure Aquarium en die Field Museum.
