Беба бамбусове ајкуле рођена вештачком оплодњом. Заслуге: Фотографија Јаи Харвеи, Акуариум оф тхе Пацифиц
Тешко је бити ајкула. Загађење, индустријализовани риболов и климатске промене угрожавају морски живот, а популација многих врхунских океанских предатора опала је последњих година.
Поред проучавања ајкула у дивљини, научници који раде на спасавању ајкула ослањају се на оне који живе у зоолошким вртовима и акваријумима како би могли да помогну у изградњи програма узгоја и сазнају више о условима потребним ајкулама да напредују. Један важан начин на који научници то раде је играње проводаџија са ајкулама, упарујући појединце на начине који повећавају генетску разноликост.
У новој студији у Научни извјештаји, научници су предузели највећи напор до сада да вештачки оплоде ајкуле. Њихов рад је резултирао 97 нових беба ајкула, укључујући оне чији родитељи живе на супротним странама земље и неколико који уопште немају очеве.
„Наш циљ је био да развијемо вештачку оплодњу као алат који би се могао користити за подршку и одржавање здравих размножавајућих популација ајкула у акваријумима“, каже Јен Виффелс, водећи аутор листа који је спровео истраживање за овај рад са Југоисточним зоолошким вртом. Аллианце фор Репродуцтион & Цонсерватион и тренутно је истраживач на Универзитету Делавер.
„Пребацивање целих животиња из једног акваријума у други ради парења је скупо и може бити стресно за животињу, али сада можемо само да померамо гене кроз сперму“, каже Кевин Фелдхајм, истраживач у Чикашком Фиелд Мусеуму и коаутор студија ко је водио ДНК анализа новорођених ајкула да би се утврдило њихово порекло.
Кутије за јаја (познате као „сиренине торбице“) које су положиле бамбусове ајкуле и оплођене вештачком оплодњом. Заслуге: Фотографија Јаи Харвеи, Акуариум оф тхе Пацифиц
Проналажење порекла ајкуле може бити тешко јер репродукција ајкула није увек једноставна. Код неких врста, женке ајкуле могу да складиште сперму месецима након парења и користе је за оплодњу „на захтев“, тако да отац новорођене ајкуле није нужно мужјак са којим је мајка недавно имала контакт. Неке женке ајкуле су чак способне да се размножавају без мужјака, процес који се назива партеногенеза. У партеногенези, јајне ћелије женке су у стању да се комбинују једна са другом, стварајући ембрион који садржи само генетски материјал од мајке.
Да би проучавали репродукцију ајкула, истраживачи су се фокусирали на беле пегаве бамбусове ајкуле. „Када људи помисле на ајкуле, замишљају велике беле, тиграсте ајкуле и ајкуле бикове – оне велике, страшне, харизматичне“, каже Фелдхајм. „Белопегаве бамбусове ајкуле су мале, дугачке око три стопе. Ако идете у акваријум, они углавном само почивају на дну." Али док нежност и мала величина бамбусових ајкула их чине мало вероватним кандидатима за холивудску славу, те особине их чине идеалним за истраживаче да покушају да вештачки оплоде.
Пре него што покушају са вештачком оплодњом, истраживачи морају да се увере да потенцијалне мајке већ не носе сперму са претходног састанка. „Женке кандидати се изолују од мужјака, а јаја која полажу се прате како би се уверили да су неплодна“, каже Вајфелс. Ајкуле које носе јаја редовно полажу јаја, слично као пилићи, каже Вајфелс, до те мере да су назване „морске кокошке“. Да би утврдили да ли су јаја неплодна, научници сијају подводном светлошћу кроз кожне, правоугаоне кутије за јаја (које се називају „сирена ташне“) да виде да ли се на врху жуманца налази ембрион који се мигољи. Ако нема оплођених јаја шест недеља или више, ајкула је спремна за осемењевање.
Група младунчади бамбусових ајкула у цеви. Заслуге: Фотографија Јаи Харвеи, Акуариум оф тхе Пацифиц
Научници су прикупили и проценили 82 узорка сперме од 19 ајкула како би направили разлику између добрих и лоших узорака. Неки од добрих узорака отишли су у оближње женке на оплодњу, док су други држани на хладном и отпремљени широм земље и широм земље. Када је сперма стигла у Риплијев акваријум Смокиес или Акваријум Пацифика, где је женка чекала, истраживачи су је дали седативима и ставили сперму у њен репродуктивни тракт - процедура је трајала мање од десет минута. Све у свему, 20 женки је оплођено као део студије.
Младе ајкуле излегле су се из оплођених јаја после 4 месеца инкубације. „Млади су величине ваше руке и имају карактеристичне шаре тачака које помажу да их раздвојите“, каже Вајфелс. Узорци ткива су узети од свих беба, заједно са њиховим родитељима, тако да је Фелдхајм могао да анализира њихов ДНК у Притзкер лабораторији за молекуларну систематику и еволуцију Фиелд Мусеума.
Фелдхеим је развио скуп генетских маркера за одређивање родитељства. „Секвенционисали смо ДНК и пронашли делове у којима се код понавља“, каже Фелдхајм. „Ови понављајући делови кода служе као потписи, а када их видимо код беба, упарујемо их са потенцијалним очевима. Тим је открио да је свеже прикупљено сперма ефикасно у оплодњи јајних ћелија у 27.6% случајева; сперма која је била складиштена на хладном 24 или 48 сати имала је стопе успешности од 28.1%, односно 7.1%. У генетској анализи потомства, тим је такође пронашао два случаја партеногенезе, где се мајка сама размножавала без употребе сперме којом је била оплодјена. „Ови случајеви партеногенезе су били неочекивани и помажу да се илуструје колико мало знамо о основним механизмима сексуалне репродукције и развоја ембриона међу ајкулама“, каже Вајфелс.
Из ових прелиминарних резултата, научници се надају да ће помоћи акваријумима да се прошире и управљају својим програмима узгоја ајкула. „Било је и других извештаја о вештачкој оплодњи ајкула, али они укључују врло мало женки. У овој студији смо двоцифрени и као резултат тога могли бисмо да истражимо различите методе за припрему и очување сперме за оплодњу“, каже Вајфелс. „А младунче од родитеља ајкула који живе скоро 3,000 миља одвојено од сперме прикупљене данима унапред, то је дефинитивно прво.“
„Један од циљева овог пилот пројекта био је само да се види да ли ради“, каже Фелдхеим. „Сада то можемо проширити на друге животиње којима је заправо потребна помоћ у узгоју, од других врста у акваријумима до ајкула које су угрожене у дивљини.
Истраживачи такође примећују да ако студије попут ових допринесу очувању ајкула у дивљини, то ће бити у великој мери захваљујући акваријумима. „Не бисмо знали за партеногенезу код ајкула да није било акваријума“, каже Фелдхајм.
„Акваријуми вам омогућавају да посматрате исте појединачне животиње током времена, а то је веома тешко учинити у дивљини“, каже Вајфелс. „Акваристи свакодневно гледају своје животиње. Они примећују суптилне промене у понашању у вези са репродукцијом и говоре нам шта виде. Оваква истраживања зависе од те сарадње. Већ узимамо оно што смо научили из ове студије и примењујемо на друге врсте, посебно на пешчану тиграсту ајкулу, заштићену врсту која се не размножава често у акваријумима.
Референца: „Вештачка оплодња и партеногенеза код беле пегаве бамбусове ајкуле Цхилосциллиум плагиосум” од Јеннифер Т. Виффелс, Ланце М. Адамс, Франк Булман, Ари Фустукјиан, Мицхаел В. Хиатт, Кевин А. Фелдхеим и Линда М. Пенфолд 13. мај 2021., Научни извјештаји.
ДОИ: 10.1038 / с41598-021-88568-и
Ову студију су водили истраживачи из Југоисточне алијансе зоолошког врта за репродукцију и очување у сарадњи са Пацифичким акваријумом, Риплијевим акваријумом Смокиес, акваријумом Флориде, акваријумом за авантуру и Фиелд музејом.
