تحولات جينية في الأسماك استجابة للموجات البحرية الحارة بسبب تغيّر المناخ

إذا حالفك الحظ يوماً وزرت أستراليا، خاصة ساحلها الشمالي الشرقي، يمكنك مشاهدة إحدى أكثر المنظومات البيئية المعقدة والمتنوعة في العالم... إنه الحاجز المرجاني العظيم الذي يضم أكثر من 2900 من الشعاب المرجانية، و600 جزيرة قارية، و300 نوع من الشعاب المرجانية، وآلاف الأنواع الحيوانية، ما يعد أكبر الشعاب المرجانية في العالم.

خلال إحدى الموجات الحارّة البحرية التي حلّت بأستراليا خلال صيف 2015 - 2016 تتبع العلماء كيفية استجابة الأسماك لموجات الحرارة البحرية الشديدة، وتم تحديد 5 أنواع من أسماك الحاجز المرجاني العظيم حيث رصدوا استجابات جينية مختلفة. وقد يساعد هذا الاكتشاف على التعمّق في فهم تأثيرات تغيّر المناخ على توزيع الأسماك البحرية في بيئاتها الأصلية.

يقول الدكتور مويسيس برنال، باحث ما بعد الدكتوراة لدى جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) سابقاً، والأستاذ المساعد بجامعة أوبورن بالولايات المتحدة الأميركية حالياً: «لقد أجرى العلماء دراسات موسعة حول تأثيرات موجات الحرّ في الشعاب المرجانية، التي تتسم بالحساسية الشديدة لدرجات الحرارة، ويسهل ابيضاضها في ظروف الاحترار. وعكفت دراسات سابقة على قياس تأثيرات موجات الحر في الأسماك كأثر جانبي لابيضاض المرجان. إلا أن دراستنا استحدثت تطبيق تقنيات جزيئية لفهم الآليات التي تستخدمها أسماك مختلفة للتأقلم مع درجات الحرارة المرتفعة».

تعاون برنال مع زملاء دوليين وآخرين في «كاوست» لرصد تسلسل الحمض النووي الريبي RNA المأخوذ من أكباد عدد من أنواع الأسماك التي تستوطن الشعاب المرجانية بجزيرة ليزارد الأسترالية. وجمع الباحثون عيناتِ من الأسماك قبل الموجة الحارّة (في ديسمبر - كانون الأول 2015)، وخلالها (في فبراير - شباط، ومارس - آذار من العام 2016)، وفي أعقابها (في يوليو - تموز 2016). واستهدفوا معرفة الجينات التي نشطت في أوقات مختلفة إبّان الموجة الحارة لدى أنواع متباينة من الأسماك، إذ أخذوا عيّنات من نوعين ضمن عائلة أسماك الدامسل؛ وهي أسماك دامسل كرومس الشوكية «spiny chromis damselfish»، وأسماك دامسل الليمونية «lemon damselfish»، و3 أنواع من أسماك الكاردينال؛ وهي الكاردينال ذو الشرائط الصفراء «yellow - striped»، وكاردينال الخطوط الأربعة «fourlined cardinalfish»، وكاردينال الخطوط الخمسة «fivelined cardinalfish».

توضح الدكتورة سيليا شونتر، باحثة ما بعد الدكتوراة في «كاوست» سابقاً، التي تعمل حالياً لدى جامعة هونغ كونغ: «تبيّن لنا، على غير المتوقّع، أن جميع الأنواع قد أبدت استجابات مختلفة، إذ استخدمت جينات مختلفة للاستجابة لظروف الاحترار. ورغم ذلك، كان ثمّة تداخل في الوظائف التي تؤدّيها هذه الجينات».

استجابات جينية

على سبيل المثال، وجد الفريق أن أسماك دامسل كرومس الشوكية كان لها النصيب الأكبر من عدد الجينات التي أبدت تعبيراً جينياً مختلفاً (بلغ عددها 3000) في الفترات الزمنية الأربع المشمولة بالدراسة، بينما كان لأسماك الكاردينال ذات الخطوط الخمسة النصيب الأدنى من عدد هذه الجينات (إذ بلغ 992). ومع ذلك، نشَّطت الأنواع الخمسة مسارات جزيئية ترتبط بزيادة امتصاص الأكسجين، وسلسلة نقل الإلكترونات المُنتجة للطاقة في الخلايا، والاستجابات الخلوية للإجهاد.

والتعبير الجيني هو العملية التي يقود فيها جزيء الـDNA تركيب البروتين (أو في بعض الحالات تركيب جزيء الـRNA فقط). أي أنه عملية يتم من خلالها استخدام المعلومات من الجين في تخليق منتج جيني وظيفي يمكّن من إنتاج البروتين كمنتج نهائي، وتشكل هذه البروتينات وحدات بناء محتويات الخلايا، وكذلك الجسم كله. وتضيف سيليا: «ثمة نتيجة أخرى مُفاجئة تمثّلت في الفروق الكبيرة في الجينات التي نشطت خلال فبراير ومارس. وكان يفصل بين هاتين الفترتين الزمنيتين 4 أسابيع، إلا أنهما شهدتا درجات حرارة متماثلة. وهو ما يُرجّح أهمية شدّة الموجة الحرارية ومدّتها لتقييم استجابات الكائنات البحرية».

وتشير نتائج الدراسة إلى أن بعض الأنواع كانت أكثر حساسية لتغيّر المناخ من غيرها، فيما كانت أنواع أخرى أكثر مقاومة، ربما نتيجة للاختلافات على صعيد نطاقاتها الجغرافية وتاريخها التطوّري. ورغم ذلك، انطوت الدراسة على عدد من أوجه القصور، ولا سيّما افتقار الباحثين إلى مرجعية أساسية للتعبير الجيني بأكباد الأنواع الخمسة في سنوات سابقة. فضلاً عن أن الموجة الحارة قد أثّرت في توافر الغذاء الموسمي، وهو ما قد يؤثّر في التعبير الجيني. وقد تبحث دراسات لاحقة في كيفية تأثير موجات الحر المتكررة في سلامة الأسماك وتكيّفها على المدى الطويل من أجل معرفة الأنواع الأكثر حساسية، وتلك التي ستكون أكثر قدرة على تحمل تبعات ارتفاع درجة حرارة المحيطات.

قد يهمك أيضا

الغطاء المرجانى يتقلص بأكثر من النصف بسبب تغير المناخ

اختتام أكبر رحلة استكشافية لمسح الشعاب المرجانية في العالم