Forskere deler køreplan, der fremmer bæredygtigt fiskeri

Forskere ved Texas A&M School of Veterinary Medicine &Biomedical Sciences (VMBS) har udgivet en køreplan for at hjælpe den globale fiskeindustri med at blive mere bæredygtig. Femtrinsplanen skitserer, hvordan fiskeindustrien kan bruge populationsgenomik – sammenligninger i stor skala af en arts DNA – for at forhindre overfiskning.

Køreplanen, for nylig offentliggjort i Annual Review of Animal Biosciences , kan også bruges til at overvåge den genetiske mangfoldighed af enhver art – ikke kun fisk.

"Fiskeri er en meget vigtig del af vores fødevaresikkerhed," sagde Dr. Leif Andersson, professor i VMBS' Institut for Veterinær Integrative Biovidenskaber. "Den marine fødekæde er også meget indbyrdes forbundet, så et lavt antal af en type fisk kan være skadeligt for mange andre arter.

"Desværre er over en tredjedel af verdens fiskebestande i tilbagegang på grund af faktorer som overfiskning og global opvarmning," sagde han. "Vores køreplan kan hjælpe fiskeindustrien med at holde et tættere øje med fiskebestandene, så vi ved, hvornår vi skal stoppe med at fiske dem, og også hvornår de kan have brug for bevarelseshjælp for at genoprette deres antal."

Brug af populationsgenomik vil give fiskeindustrien mulighed for at kende de nøjagtige detaljer om de fisk, de høster, herunder hvor de gyder, og hvor bestanden bevæger sig på forskellige tidspunkter af året.

"Forskellige populationer af den samme fisk kan have vigtige forskelle - for eksempel, selv i en rigelig art som den atlantiske sild har vi mange underpopulationer," sagde Andersson. "En type sild kan være tilpasset til at leve i varmere farvande og en anden i koldere temperaturer. Hvis man udtømmer én bestand, kan den specifikke sort muligvis ikke vende tilbage, og det kan have konsekvenser for mennesker, andre dyr og miljøet."

Men teknikkerne i køreplanen er ikke specifikke for fisk – de kan bruges af enhver videnskabsmand, der ønsker at overvåge genetisk diversitet.

"Hvis du forvalter et område med mange ulvebestande - eller endda lokale bier - og du vil vide, hvor mange typer der er, kan du bruge det samme kørekort," sagde Andersson. "Det er nyttigt for enhver."

Sæt befolkningsgenomik til at fungere

Ifølge den nye plan begynder overvågning af en fiskebestand med sekventering af genomet for den art, en proces, der afslører for videnskabsmænd præcis, hvad hver del af en organismes DNA gør.

"Det første skridt er at skabe et referencegenom, som viser funktionen af ​​hvert gen på hvert kromosom så fuldstændigt som muligt," sagde Andersson. "Gener er betydningsfulde, fordi de bestemmer alt fra fysiske træk - som skalafarve - til komplekse systemer - som immunsystemet.

"Vi er meget heldige at leve i det, jeg kalder 'Golden Age' af genetisk forskning, fordi teknologien gør resultaterne mere komplette og processen billigere," sagde han. "I lang tid var fuldstændige referencegenomer svære at opnå, fordi der er meget lange, gentagne sektioner af DNA. Men vi har nu muligheden for at læse disse lange sektioner ved hjælp af bedre sekventeringsteknologier og bioinformatik."

Når først populationsforskere har et referencegenom for den art, de ønsker at overvåge, har de brug for en måde at kende forskel på regionale populationer.

"Trin to er at finde ud af, hvor fiskene gyder; du skal vide, hvor den population, du vil overvåge, reproducerer," sagde Andersson. "Når du ved det, skal du tage prøver af fisk på gydestedet og sekventere deres DNA. Så kan du sammenligne populationens DNA med referencegenomet og se forskellene."

Trin tre er at måle hyppigheden af ​​genetisk variation i befolkningen.

"Du skal vide, hvor forskellige populationer af den samme fisk er," sagde Andersson. "Hvis du for eksempel tager 100 DNA-prøver fra ål i England og den samme mængde fra Nilen i Egypten, vil du se, at der ikke er nogen signifikant genetisk forskel. Det er fordi alle ål er en del af den samme population - de har samme gydeområde i Sargassohavet.

"Men sild er anderledes," sagde han. "Hvis du tager prøver af sild fra forskellige regioner i Atlanterhavet, vil du finde hundredvis af steder i genomet, hvor der er forskelle. Hver bestand af sild har tilpasset sig sin geografiske placering og vil have brug for en anden forvaltningsplan."

Ifølge Andersson involverer de sidste to trin at bruge information fra de foregående trin til at bestemme præcis, hvor mange forskellige populationer af en art der er.

"Du kan endda fokusere din analyse yderligere og bruge specifikke genetiske markører til at kortlægge, hvor hver bestand er på hvert tidspunkt på året," sagde han. "Det er som at have et genetisk fingeraftryk, der giver dig mulighed for at oprette en forvaltningsplan, der er specifik for hver bestand."

Ind i fremtiden for befolkningsforvaltning

Fiskerimyndighederne i Europa er allerede begyndt at bruge forvaltningskøreplanen, som er udarbejdet af Andersson og hans forskningssamarbejdspartnere til at overvåge nøglepopulationer af fisk, der er vigtige for både økonomien og den lokale biodiversitet.

Selvom Andersson og hans team ikke vil samle befolkningsdata i en enkelt database, håber han, at flere mennesker i den globale fiskeindustri, fra fiskeselskaber til offentlige fiskerimyndigheder, også vil begynde at bruge køreplanen, så de bliver bedste praksis for hele branchen.

"Denne form for analyse ville være værdifuld over hele verden," sagde han. "Fisk er vigtige for vores planets marine økosystemer, og de er også en sund kilde til protein for mennesker. Men mange bestande af fisk afhænger af regionale og sæsonbestemte faktorer, som ikke har været velforstået indtil for nylig. Vi håber, at populationsgenomics kan blive et stærkt værktøj til at vurdere og bevare biodiversiteten, ikke kun for fisk, men for mange arter."

Flere oplysninger: Leif Andersson et al, How Fish Population Genomics Can Promote Sustainable Fisheries:A Road Map, Annual Review of Animal Biosciences (2023). DOI:10.1146/annurev-animal-021122-102933

Leveret af Texas A&M University