طفل قرش من الخيزران وُلِد عن طريق التلقيح الاصطناعي. الائتمان: تصوير جاي هارفي ، حوض أسماك المحيط الهادئ
إنه وقت عصيب أن تكون سمكة قرش. يهدد التلوث وصيد الأسماك الصناعي وتغير المناخ الحياة البحرية ، وقد انخفض تعداد العديد من الحيوانات المفترسة في المحيطات في السنوات الأخيرة.
بالإضافة إلى دراسة أسماك القرش في البرية ، يعتمد العلماء الذين يعملون لإنقاذ أسماك القرش على تلك التي تعيش في حدائق الحيوان والأحواض المائية حتى يتمكنوا من المساعدة في بناء برامج تربية ومعرفة المزيد عن الظروف التي تحتاجها أسماك القرش للنمو. تتمثل إحدى الطرق المهمة التي يقوم بها العلماء في القيام بذلك من خلال لعب دور الوكلاء مع أسماك القرش ، وإقران الأفراد بطرق تزيد من التنوع الجيني.
في دراسة جديدة في تقارير علمية، قام العلماء بأكبر جهد على الإطلاق لتلقيح أسماك القرش بشكل مصطنع. نتج عن عملهم 97 سمكة قرش صغار جديدة ، بما في ذلك تلك التي يعيش آباؤها على جوانب متقابلة من البلاد وعدد قليل ليس له آباء على الإطلاق.
"كان هدفنا هو تطوير التلقيح الاصطناعي كأداة يمكن استخدامها للمساعدة في دعم والحفاظ على مجموعات تكاثر صحية لأسماك القرش في أحواض السمك" ، كما يقول جين وايفيلز ، المؤلف الرئيسي للورقة والذي أجرى البحث لهذه الورقة مع حديقة الحيوانات الجنوبية الشرقية التحالف من أجل التكاثر والحفظ وهو حاليًا باحث في جامعة ديلاوير.
يقول كيفين فيلدهايم Kevin Feldheim ، الباحث في متحف شيكاغو الميداني والمؤلف المشارك لـ دراسة من قاد الحمض النووي تحليل أسماك القرش حديثة الولادة لتحديد نسبهم.
أكياس البيض (المعروفة أيضًا باسم "حقائب حورية البحر") التي تزرعها أسماك القرش المصنوعة من الخيزران ويتم تخصيبها عن طريق التلقيح الاصطناعي. الائتمان: تصوير جاي هارفي ، حوض أسماك المحيط الهادئ
يمكن أن يكون اكتشاف نسب سمك القرش أمرًا صعبًا لأن تكاثر سمك القرش ليس دائمًا أمرًا سهلاً. في بعض الأنواع ، تستطيع إناث أسماك القرش تخزين الحيوانات المنوية لأشهر بعد التزاوج وتستخدمها للتخصيب "عند الطلب" ، لذا فإن والد القرش حديث الولادة ليس بالضرورة الذكر الذي كانت الأم على اتصال به مؤخرًا. حتى أن بعض إناث أسماك القرش قادرة على التكاثر مع عدم وجود ذكر على الإطلاق ، وهي عملية تسمى التوالد العذري. في عملية التوالد العذري ، تكون خلايا بويضة الأنثى قادرة على الاندماج مع بعضها البعض ، مما ينتج عنه جنين يحتوي فقط على مادة وراثية من الأم.
لدراسة تكاثر أسماك القرش ، ركز الباحثون على أسماك قرش الخيزران البيضاء. يقول فيلدهايم: "عندما يفكر الناس في أسماك القرش ، فإنهم يصورون البيض العظيم ، وأسماك قرش النمر ، وأسماك القرش الثور - أسماك القرش الكبيرة والمخيفة وذات الشخصية الجذابة". "أسماك قرش البامبو البيضاء صغيرة الحجم ، يبلغ طولها حوالي ثلاثة أقدام. إذا ذهبت إلى حوض مائي ، فعادة ما يستريحون في القاع ". ولكن في حين أن رقة أسماك قرش الخيزران وصغر حجمها تجعلها مرشحة غير محتملة لشهرة هوليوود ، فإن هذه الصفات تجعلها مثالية للباحثين لمحاولة التلقيح الاصطناعي.
قبل محاولة التلقيح الاصطناعي ، يتعين على الباحثين التأكد من أن الأمهات المحتملات لا يحملن بالفعل حيوانات منوية من موعد سابق. يقول وايفيلز: "تُعزل الإناث المرشحات عن الذكور ويتم مراقبة البيض الذي يضعنه بعد ذلك للتأكد من أنهن مصابات بالعقم". تضع أسماك القرش التي تبيض البيض بانتظام بيضها وفقًا لجدول زمني منتظم ، تمامًا مثل الدجاج ، كما يقول وايفيلز ، لدرجة أنها تُلقب بـ "دجاج البحر". لتحديد ما إذا كانت البويضات عقيمًا ، يسلط العلماء ضوءًا تحت الماء من خلال أكياس البيض المستطيلة المصنوعة من الجلد (تسمى "حقائب حورية البحر") لمعرفة ما إذا كان هناك جنين متلألئ فوق الصفار. إذا لم يكن هناك بيض مخصب لمدة ستة أسابيع أو أكثر ، يكون القرش جاهزًا للتلقيح.
مجموعة من صغار أسماك القرش المصنوعة من الخيزران في أنبوب. الائتمان: تصوير جاي هارفي ، حوض أسماك المحيط الهادئ
قام العلماء بجمع وتقييم 82 عينة منى من 19 سمكة قرش لمعرفة الفرق بين العينات الجيدة والسيئة. ذهبت بعض العينات الجيدة إلى إناث مجاورة للتلقيح ، بينما تم إبقاء عينات أخرى باردة وشحنها في جميع أنحاء البلاد. بمجرد وصول السائل المنوي إلى حوض أسماك ريبلي في سموكي أو أكواريوم المحيط الهادئ ، حيث كانت أنثى تنتظر ، قام الباحثون بتخديرها ووضعوا السائل المنوي في جهازها التناسلي - استغرق الإجراء أقل من عشر دقائق. إجمالاً ، تم تلقيح 20 أنثى كجزء من الدراسة.
فقس صغار أسماك القرش من بيض مخصب بعد 4 أشهر من الحضانة. يقول وايفيلز: "الفراخ الصغيرة بحجم يدك تقريبًا ، ولديها أنماط موضعية مميزة تساعد على التمييز بينها". تم أخذ عينات الأنسجة من جميع الأطفال ، مع والديهم ، حتى يتمكن فيلدهايم من تحليل الحمض النووي الخاص بهم في مختبر بريتزكر بالمتحف الميداني للنظم الجزيئية والتطور.
طور فيلدهايم مجموعة من الواسمات الجينية لتحديد النسب. يقول فيلدهايم: "قمنا بتسلسل الحمض النووي ووجدنا أقسامًا تكرر فيها الشفرة نفسها". "هذه الأجزاء المتكررة من التعليمات البرمجية بمثابة توقيعات ، وعندما نراها في الأطفال ، فإننا نطابقها مع الآباء المحتملين." وجد الفريق أن السائل المنوي الذي تم جمعه حديثاً كان فعالاً في تخصيب البيض في 27.6٪ من الحالات. بلغ معدل نجاح السائل المنوي المخزن على البارد لمدة 24 أو 48 ساعة 28.1٪ و 7.1٪ على التوالي. في التحليل الجيني للنسل ، وجد الفريق أيضًا حالتين من التوالد العذري ، حيث تكاثرت الأم من تلقاء نفسها دون استخدام الحيوانات المنوية التي تم التلقيح بها. يقول وايفيلز: "كانت حالات التوالد العذري هذه غير متوقعة وتساعد في توضيح مدى ضآلة ما نعرفه عن الآليات الأساسية للتكاثر الجنسي وتطور الأجنة بين أسماك القرش".
من هذه النتائج الأولية ، يأمل العلماء في مساعدة أحواض السمك على توسيع وإدارة برامج تربية أسماك القرش. "كانت هناك تقارير أخرى عن التلقيح الاصطناعي لأسماك القرش ، لكنها تشمل عددًا قليلاً جدًا من الإناث. في هذه الدراسة ، نحن في رقم مزدوج ونتيجة لذلك يمكننا البحث عن طرق مختلفة لإعداد الحيوانات المنوية والحفاظ عليها للتلقيح "يقول وايفيلز. "والفقس من آباء أسماك القرش الذين يعيشون على بعد 3,000 ميل تقريبًا بعيدًا عن الحيوانات المنوية التي تم جمعها قبل أيام ، هذا بالتأكيد هو الأول"
يقول فيلدهايم: "كان أحد أهداف هذا المشروع التجريبي مجرد معرفة ما إذا كان يعمل أم لا". "الآن ، يمكننا توسيعه ليشمل الحيوانات الأخرى التي تحتاج بالفعل إلى مساعدة في التكاثر ، من الأنواع الأخرى في أحواض السمك إلى أسماك القرش المهددة في البرية."
لاحظ الباحثون أيضًا أنه إذا ساهمت دراسات مثل هذه في الحفاظ على أسماك القرش في البرية ، فسيكون ذلك بفضل أحواض السمك إلى حد كبير. يقول فيلدهايم: "لن نعرف شيئًا عن التوالد العذري في أسماك القرش إذا لم يكن من أجل أحواض السمك".
يقول وايفيلز: "تسمح لك أحواض السمك بمراقبة نفس الحيوانات الفردية بمرور الوقت ، وهذا أمر صعب للغاية في البرية". "Aquarists عيون على حيواناتهم كل يوم. إنهم يلتقطون التغييرات الطفيفة في السلوك المتعلق بالتكاثر ، ويخبروننا بما يرونه. البحث مثل هذا يعتمد على هذا التعاون. نحن بالفعل نأخذ ما تعلمناه من هذه الدراسة ونطبقه على الأنواع الأخرى ، وخاصة قرش النمر الرملي ، وهو نوع محمي لا يتكاثر كثيرًا في أحواض السمك ".
المرجع: "التلقيح الاصطناعي والتوالد العذري في قرش الخيزران الأبيض الطحالب Chiloscyllium plagiosum"بقلم جينيفر ت.وايفلز ، لانس إم آدامز ، فرانك بولمان ، آري فوستوكجيان ، مايكل دبليو هيات ، كيفين إيه فيلدهايم وليندا إم بنفولد ، ١٣ مايو ٢٠٢١ ، تقارير علمية.
DOI: 10.1038 / s41598-021-88568-y
قاد هذه الدراسة باحثون من South-East Zoo Alliance من أجل التكاثر والحفظ بالتعاون مع Aquarium of the Pacific و Ripley's Aquarium of the Smokies و The Florida Aquarium و Adventure Aquarium والمتحف الميداني.
