Mesterséges megtermékenyítéssel született bambuszcápa bébi. Köszönet: Fotó: Jay Harvey, Aquarium of the Pacific
Nehéz időszak cápának lenni. A környezetszennyezés, az iparosodott halászat és az éghajlatváltozás veszélyezteti a tengeri élővilágot, és számos óceáni ragadozó állománya csökkent az elmúlt években.
A cápák vadon élő tanulmányozása mellett a cápák megmentésén dolgozó tudósok az állatkertekben és akváriumokban élőkre támaszkodnak, hogy segítsenek tenyésztési programok kidolgozásában, és többet tudjanak meg a cápák boldogulásához szükséges feltételekről. A tudósok egyik fontos módja ennek az, hogy párkeresőt játszanak a cápákkal, és olyan módon párosítják az egyedeket, amelyek növelik a genetikai sokféleséget.
Egy új tanulmányban 2006 - ban Tudományos jelentései, a tudósok a valaha volt legnagyobb erőfeszítést vállalták a cápák mesterséges megtermékenyítésére. Munkájuk eredményeként 97 új cápafióka született, köztük olyanok is, amelyeknek szülei az ország másik oldalán élnek, és vannak olyanok is, amelyeknek egyáltalán nincs apja.
„Célunk az volt, hogy a mesterséges megtermékenyítést olyan eszközként fejlesszük ki, amely segítheti az egészséges, szaporodó cápapopulációk támogatását és fenntartását az akváriumokban” – mondja Jen Wyffels, a tanulmány vezető szerzője, aki a kutatást a South-East Zoo-val végezte. Alliance for Reproduction & Conservation, és jelenleg a Delaware Egyetem kutatója.
„Egész állatok átköltöztetése egyik akváriumból a másikba költséges, és megterhelő lehet az állat számára, de most már csak spermán keresztül tudjuk mozgatni a géneket” – mondja Kevin Feldheim, a chicagói Field Museum kutatója és a film társszerzője. tanulmány, aki vezette a DNS az újszülött cápák elemzése származásuk meghatározásához.
Tojástartók (más néven sellő pénztárcák), amelyeket bambuszcápák raktak le, és mesterséges megtermékenyítéssel termékenyítettek meg. Köszönet: Fotó: Jay Harvey, Aquarium of the Pacific
A cápák származásának kiderítése bonyolult lehet, mert a cápák szaporodása nem mindig egyszerű. Egyes fajok esetében a nőstény cápák a párzás után hónapokig tárolhatják a spermát, és „igény szerint” használják fel megtermékenyítésre, így az újszülött cápa apja nem feltétlenül az a hím, akivel az anya legutóbb érintkezett. Néhány nőstény cápa még hím nélkül is képes szaporodni, ezt a folyamatot partenogenezisnek nevezik. A partenogenezis során a nőstény petesejtjei képesek egyesülni egymással, és olyan embriót hoznak létre, amely csak az anyától származó genetikai anyagot tartalmazza.
A cápák szaporodásának tanulmányozása érdekében a kutatók a fehér foltos bambuszcápákra összpontosítottak. „Amikor az emberek a cápákra gondolnak, nagy fehér cápákat, tigriscápákat és bikacápákat képzelnek el – a nagy, ijesztő, karizmatikus cápákat” – mondja Feldheim. „A fehér foltos bambuszcápák aprók, körülbelül három láb hosszúak. Ha akváriumba mész, általában csak az alján pihennek. Ám míg a bambuszcápák gyengédsége és kis mérete miatt nem valószínű, hogy jelöltek a hollywoodi hírnévre, e tulajdonságaik miatt ideálisak a kutatók számára a mesterséges megtermékenyítéshez.
A mesterséges megtermékenyítés megkísérlése előtt a kutatóknak meg kell győződniük arról, hogy a potenciális anyák nem hordoznak-e már spermát egy korábbi randevúról. "A jelölt nőstényeket elkülönítik a hímektől, és az ezt követően lerakott petéket megfigyelik, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy terméketlenek" - mondja Wyffels. A tojást tojó cápák rendszeresen, menetrend szerint tojnak, hasonlóan a csirkékhez, mondja Wyffels, egészen addig a pontig, hogy „a tenger csirkéinek” becézik őket. Annak megállapítására, hogy a tojások terméketlenek-e, a tudósok víz alatti fényt világítanak át a bőrszerű, téglalap alakú tojástartókon (úgynevezett „sellőtáskák”), hogy megnézzék, van-e vonagló embrió a tojássárgája tetején. Ha hat hétig vagy tovább nincs megtermékenyített peték, a cápa készen áll a megtermékenyítésre.
Egy csoport bambusz cápa fióka egy csőben. Köszönet: Fotó: Jay Harvey, Aquarium of the Pacific
A tudósok 82 cápától 19 spermamintát gyűjtöttek össze és értékeltek ki, hogy különbséget tegyenek a jó és a rossz minták között. A jó minták egy része a közeli nőstényekhez került megtermékenyítésre, míg másokat hidegen tartottak, és országszerte szállították. Miután a sperma elérte Ripley's Aquarium of the Smokies vagy Aquarium of the Pacific, ahol egy nőstény várakozott, a kutatók lenyugtatták, és a spermát a szaporodási traktusába helyezték – az eljárás kevesebb mint tíz percig tartott. Összességében 20 nőstényt termékenyítettek meg a vizsgálat részeként.
A bébi cápák 4 hónapos inkubáció után keltek ki a megtermékenyített petékből. „A kikelő fiókák körülbelül akkorák, mint a te kezed, és jellegzetes foltmintázataik segítenek megkülönböztetni őket” – mondja Wyffels. Szövetmintát vettek az összes babától és szüleiktől, így Feldheim elemezhette DNS-üket a Field Museum Pritzker Molekuláris Rendszertani és Evolúciós Laboratóriumában.
Feldheim genetikai markereket fejlesztett ki a származás meghatározására. „Megszekvenáltuk a DNS-t, és találtunk olyan szakaszokat, ahol a kód ismétli önmagát” – mondja Feldheim. „Ezek az ismétlődő kódrészletek aláírásként szolgálnak, és amikor látjuk őket a csecsemőkben, párosítjuk őket a potenciális apákkal.” A csapat azt találta, hogy a frissen gyűjtött sperma az esetek 27.6%-ában hatékony a peték megtermékenyítésében; A 24 vagy 48 órán keresztül hűtőben tárolt spermák sikerességi aránya 28.1%, illetve 7.1% volt. Az utódok genetikai elemzése során a csapat két olyan partenogenezis esetet is talált, amikor az anya magától szaporodott anélkül, hogy felhasználta volna a vele megtermékenyített spermát. "Ezek a partenogenezis esetei váratlanok voltak, és bemutatják, milyen keveset tudunk a cápák szexuális szaporodásának és embriófejlődésének alapvető mechanizmusairól" - mondja Wyffels.
Ezekből az előzetes eredményekből a tudósok azt remélik, hogy segíthetnek az akváriumoknak kibővíteni és irányítani cápatenyésztő programjaikat. „Más jelentések is érkeztek a cápák mesterséges megtermékenyítéséről, de ezekben nagyon kevés nőstény szerepel. Ebben a tanulmányban kétszámjegyűek vagyunk, és ennek eredményeként különböző módszereket vizsgálhatunk a spermiumok megtermékenyítéshez való előkészítésére és megőrzésére” – mondja Wyffels. "És egy cápaszülőktől származó fióka, akik csaknem 3,000 mérföldre élnek a napokkal korábban begyűjtött spermától, ez minden bizonnyal az első."
„A kísérleti projekt egyik célja az volt, hogy megnézzük, működik-e” – mondja Feldheim. „Most kiterjeszthetjük más állatokra is, amelyeknek valóban segítségre van szükségük a szaporodáshoz, az akváriumokban élő más fajoktól a vadon fenyegetett cápákig.”
A kutatók azt is megjegyzik, hogy ha az ehhez hasonló vizsgálatok hozzájárulnak a cápák vadon élő megőrzéséhez, az nagyrészt az akváriumoknak köszönhető. „Nem tudnánk a cápák partenogeneziséről, ha nem lenne akvárium” – mondja Feldheim.
„Az akváriumok lehetővé teszik, hogy idővel ugyanazokat az állatokat figyeljük meg, és ezt vadon nagyon nehéz megtenni” – mondja Wyffels. „Az akvaristák minden nap szemmel tartják az állataikat. Felismerik a szaporodáshoz kapcsolódó viselkedésbeli finom változásokat, és elmondják nekünk, amit látnak. Az ehhez hasonló kutatások ettől az együttműködéstől függenek. A tanulmányból tanultakat már alkalmazzuk más fajokra, különösen a homoki tigriscápára, amely védett faj, amely nem gyakran szaporodik az akváriumokban.”
Hivatkozás: „Mesterséges megtermékenyítés és partenogenezis fehérfoltos bambuszcápában Chiloscyllium plagiosum” Jennifer T. Wyffels, Lance M. Adams, Frank Bulman, Ari Fustukjian, Michael W. Hyatt, Kevin A. Feldheim és Linda M. Penfold 13. május 2021. Tudományos jelentései.
DOI: 10.1038 / s41598-021-88568-y
Ezt a tanulmányt a South-East Zoo Alliance for Reproduction & Conservation kutatói vezették a Csendes-óceáni Akváriummal, a Ripley's Aquarium of the Smokies-szal, a Floridai Akváriummal, az Adventure Aquariummal és a Field Múzeummal együttműködve.
