Forscher teilen Fahrplan zur Förderung nachhaltiger Fischerei

Forscher der Texas A&M School of Veterinary Medicine & Biomedical Sciences (VMBS) haben einen Fahrplan veröffentlicht, der der globalen Fischereiindustrie dabei helfen soll, nachhaltiger zu werden. Der Fünf-Schritte-Plan beschreibt, wie die Fischereiindustrie Populationsgenomik (groß angelegte Vergleiche der DNA einer Art) nutzen kann, um Überfischung zu verhindern.

Die Roadmap, kürzlich veröffentlicht in der Jahresrückblick auf die Tierbiowissenschaftenkann auch zur Überwachung der genetischen Vielfalt aller Arten, nicht nur von Fischen, verwendet werden.

„Fischerei ist ein sehr wichtiger Teil unserer Ernährungssicherheit“, sagte Dr. Leif Andersson, Professor in der Abteilung für Integrative Veterinärbiowissenschaften am VMBS. „Außerdem ist die Nahrungskette im Meer stark vernetzt, so dass sich eine geringe Anzahl einer Fischart nachteilig auf viele andere Arten auswirken kann.“

„Leider geht mehr als ein Drittel der weltweiten Fischbestände aufgrund von Faktoren wie Überfischung und globaler Erwärmung zurück“, sagte er. „Unsere Roadmap kann der Fischereiindustrie dabei helfen, die Fischbestände genauer zu überwachen, damit wir wissen, wann wir mit dem Fischfang aufhören müssen und wann sie möglicherweise Schutzmaßnahmen benötigen, um ihre Bestände wiederherzustellen.“

Mithilfe der Populationsgenomik kann die Fischereiindustrie die genauen Details der von ihnen gefangenen Fische ermitteln, einschließlich der Orte, an denen sie laichen und wohin sich die Population zu verschiedenen Jahreszeiten bewegt.

„Verschiedene Populationen desselben Fisches können wichtige Unterschiede aufweisen. Beispielsweise gibt es selbst bei einer häufig vorkommenden Art wie dem Atlantischen Hering viele Subpopulationen“, sagte Andersson. „Eine Heringsart kann an das Leben in wärmeren Gewässern angepasst sein, eine andere an kältere Gewässer. Wenn eine Population dezimiert wird, kehrt diese bestimmte Sorte möglicherweise nicht mehr zurück, was Folgen für Menschen, andere Tiere und die Umwelt haben kann.“

Die in der Roadmap vorgestellten Techniken sind jedoch nicht spezifisch für Fische: Sie können von jedem Wissenschaftler verwendet werden, der die genetische Vielfalt überwachen möchte.

„Wenn Sie ein Gebiet mit vielen Wolfspopulationen – oder sogar einheimischen Bienen – verwalten und die Anzahl der Arten wissen möchten, können Sie dieselbe Straßenkarte verwenden“, sagte Andersson. „Es ist für alle hilfreich.“

Populationsgenomik in die Tat umsetzen

Nach dem neuen Plan beginnt die Überwachung eines Fischbestands mit der Sequenzierung des Genoms dieser Art, einem Prozess, der Wissenschaftlern genau sagt, was jeder Abschnitt der DNA eines Organismus bewirkt.

„Der erste Schritt besteht darin, ein Referenzgenom zu erstellen, das die Funktion jedes Gens auf jedem Chromosom möglichst vollständig zeigt“, sagte Andersson. „Gene sind wichtig, weil sie alles bestimmen, von physischen Eigenschaften wie der Schuppenfarbe bis hin zu komplexen Systemen wie dem Immunsystem.

„Wir haben das große Glück, in dem zu leben, was ich das ‚goldene Zeitalter‘ der Genforschung nenne, da die Technologie die Ergebnisse umfassender und den Prozess kostengünstiger macht“, sagte er. „Lange Zeit war es schwierig, vollständige Referenzgenome zu erhalten, da es sich um sehr lange und sich wiederholende Abschnitte der DNA handelte. Mittlerweile haben wir jedoch die Möglichkeit, diese langen Abschnitte mithilfe besserer Sequenzierungstechnologien und der Bioinformatik zu lesen.“

Sobald Populationswissenschaftler über ein Referenzgenom der Art verfügen, die sie überwachen möchten, müssen sie eine Möglichkeit finden, den Unterschied zwischen regionalen Populationen zu erkennen.

„Der zweite Schritt besteht darin, herauszufinden, wo die Fische brüten. Sie müssen wissen, wo die Population, die Sie überwachen möchten, brütet“, sagte Andersson. „Sobald Sie das wissen, müssen Sie am Laichpunkt Proben von Fischen entnehmen und ihre DNA sequenzieren. Anschließend können Sie die Populations-DNA mit dem Referenzgenom vergleichen und die Unterschiede erkennen.“

Der dritte Schritt besteht darin, die Häufigkeit genetischer Variationen in der Population zu messen.

„Man muss wissen, wie unterschiedlich die Populationen desselben Fisches sind“, sagte Andersson. „Wenn Sie zum Beispiel 100 DNA-Proben von Aalen in England und die gleiche Menge vom Nil in Ägypten entnehmen, werden Sie feststellen, dass es keinen signifikanten genetischen Unterschied gibt. Das liegt daran, dass alle Aale zur gleichen Population gehören: Sie haben das.“ demselben Laichgebiet in der Sargassosee.

„Aber Hering ist anders“, sagte er. „Wenn man Heringsproben aus verschiedenen Regionen des Atlantischen Ozeans entnimmt, findet man Hunderte von Stellen im Genom, an denen es Unterschiede gibt. Jede Heringspopulation hat sich an ihren geografischen Standort angepasst und benötigt einen anderen Managementplan.“

Laut Andersson geht es in den letzten beiden Schritten darum, Informationen aus den vorherigen Schritten zu nutzen, um genau zu bestimmen, wie viele verschiedene Populationen einer Art vorhanden sind.

„Man kann sogar tiefer graben und spezifische genetische Marker verwenden, um zu bestimmen, wo sich jeder Bestand zu jeder Jahreszeit befindet“, sagte er. „Es ist so, als hätte man einen genetischen Fingerabdruck, der es einem ermöglicht, einen spezifischen Managementplan für jeden Bestand zu erstellen.“

Einstieg in die Zukunft des Bevölkerungsmanagements

Europäische Fischereibehörden haben bereits damit begonnen, den von Andersson und seinen Forschungsmitarbeitern erstellten Management-Fahrplan zu nutzen, um wichtige Fischpopulationen zu überwachen, die sowohl für die Wirtschaft als auch für die lokale Artenvielfalt wichtig sind.

Obwohl Andersson und sein Team keine demografischen Daten in einer einzigen Datenbank sammeln, hofft er, dass mehr Menschen in der globalen Fischereiindustrie, von Fischereiunternehmen bis hin zu staatlichen Fischereibehörden, ebenfalls damit beginnen, die Roadmap zu nutzen, damit sie zur Best Practice für die Fischerei wird. die gesamte Branche.

„Diese Art der Analyse wäre überall auf der Welt nützlich“, sagte er. „Fische sind wichtig für die Meeresökosysteme unseres Planeten und stellen auch eine gesunde Proteinquelle für den Menschen dar. Viele Fischpopulationen hängen jedoch von regionalen und saisonalen Faktoren ab, die bis vor kurzem noch nicht gut verstanden wurden. Wir hoffen, dass die Populationsgenomik zu einem leistungsstarken Instrument werden kann.“ zur Beurteilung und Erhaltung der Artenvielfalt, nicht nur für Fische, sondern für viele Arten.“