BATOseq-PE: A public batoid DNA library with the first molecular insights into the cryptic diversity, genetic health, and management of Peruvian marine rays

يعتبر قاع المحيط قبالة سواحل بيرو سوقاً صاخبة وعالية الضغط للحياة، حيث تدعم المياه الباردة والغنية بالمغذيات لتيار هومبولت مجتمعاً كثيفاً ومتنوعاً من الشفانين (الراي). هذه الأسماك الغضروفية المفلطحة، التي تتراوح بين أسماك مانتا الضخمة التي تسبح بالقرب من السطح والأسماك الصغيرة التي تعيش في القاع مثل "السكيت"، تعد حيوية للنظام البيئي البحري. ومع ذلك، لعقود من الزمن، ظل فهمنا لمن يعيش هناك وكيف يرتبطون ببعضهم البعض غامضاً بسبب نقص التحديد الواضح. تعتمد الطرق التقليدية للتمييز بين الأنواع على السمات الجسدية مثل شكل الزعنفة أو نمط البقع، ولكن هذه السمات قد تكون مضللة، خاصة عندما يتم صيد الحيوانات أو معالجتها، أو عندما تبدو أنواع متميزة متطابقة تقريباً. وللقضاء على هذا الارتباك، لجأ العلماء إلى "الترميز الشريطي للحمض النووي" (DNA barcoding)، وهي تقنية تقرأ مقطعاً قصيراً محدداً من الشفرة الوراثية الموجودة في كل كائن حي. تعمل هذه القطعة الوراثية كبصمة فريدة، مما يسمح للباحثين بتحديد النوع بيقين، حتى من قطعة صغيرة من الأنسجة أو من قطعة لحم معالجة في السوق. وبدون هذا الوضوح الجزيئي، من المستحيل معرفة ما إذا كان المصيد مستداماً، أو ما إذا كان أحد الجمهرات في تناقص، أو ما إذا كان نوع نادر قد تم صيده عن طريق الخطأ.

لقد اتخذ فريق من الباحثين الآن خطوة هائلة للأمام لتأمين مستقبل هذه الحيوانات من خلال إنشاء أول مكتبة عامة ومفتوحة الوصول للأكواد الوراثية للشفانين البحرية البيروفية. أُطلق على هذا المشروع اسم BATOseq-PE، وتضمن جمع عينات من الأنسجة من 7 5 فردًا من الشفانين التي وُجدت في موانئ الصيد والأسواق المحلية في جميع أنحاء البلاد. عمل الفريق مع عينات تم صيدها بالفعل، مما ضمن عدم إلحاق الأذى بأي حيوانات حية، واستخلصوا الحمض النووي لتسلسل الأشرطة الوراثية لـ 14 نوعاً مختلفاً. كما استخدموا أدوات حاسوبية متقدمة لتجميع مخطط جيني كامل، يُعرف باسم "الميتوكوندريوم" (mitogenome)، لنوع نادر من السكيت يسمى Notoraja martinezi، وهو نوع لم يُنشر تسلسله الجيني الكامل من قبل. ومن خلال إضافة هذه التسلسلات الجديدة إلى قواعد البيانات العالمية، ضاعف الباحثون فعلياً كمية البيانات الوراثية العامة المتاحة للشفانين في هذه المنطقة، محولين إياها من سجلات خاصة متفرقة إلى مورد مشترك يمكن لأي شخص استخدامه لتحديد هذه الحيوانات.

لقدت تجلت قوة هذه المكتبة الجديدة على الفور عندما بدأ الباحثون في النظر عن كثب في الاختلافات الجينية بين الحيوانات. فقد اكتشفوا أن ما كان يُعتقد أنه نوع واحد من الشفانين، وهو Rostroraja velezi، يحتوي في الواقع على سلالتين جينيتين متميزتين تعيشان جنباً إلى جنب في المياه نفسها. إحدى المجموعتين تطابق الوصف الأصلي للنوع، بينما تمثل الأخرى سلالة خفية، أو "مستترة"، تطورت بشكل منفصل. يشير هذا الاكتشاف إلى أن التنوع الحقيقي للشفانين في بيرو أعلى مما تم تسجيله سابقاً، وأن بعض الأنواع قد تكون أكثر تعقيداً مما يوحي به مظهرها الجسدي. علاوة على ذلك، كشفت الدراسة أنه بالنسبة لعدة أنواع أخرى، بما في ذلك أسماك الشيطان (devil rays) وأسماك العقاب (eagle rays)، فإن التباين الجيني داخل الجمهرة منخفض بشكل مثير للقلق. وفي بعض الحالات، حمل كل فرد تم اختباره نفس الكود الجيني تماماً، وهي علامة على أن الجمهرة ربما عانت من انخفاض شديد أو "عنق زجاجة" حيث بقيت فقط بضعة ناجين لإعادة بناء الأعداد.

هذا النقص في التنوع الجيني هو علامة تحذير حرجة للحفظ. فقد دمج الباحثون نتائجهم الجينية مع بيانات حول عدد الشفانين التي يتم صيدها وأماكن تواجدها لإنشاء أداة جديدة لتحديد أولويات الحماية. ووجدوا أن الأنواع التي تتعرض لأكبر ضغوط الصيد هي غالباً نفسها التي تظهر أدنى مستويات الصحة الجينية. فعلى سبيل المثال، أظهرت "شفانين الماس البيروفية" و"عقاب المحيط الهادئ" تقريباً أي تباين جيني، مما يشير إلى أن الصيد المكثف قد جرد هذه الأنواع من السلالات الجينية الفريدة التي تساعد الجمهرة على البقاء والتعامل مع التغيرات في البيئة. كما سلطت الدراسة الضوء على أن العديد من الأنواع، وخاصة تلك الموجودة في المياه العميقة أو التي نادراً ما تُصاد، لا تملك أي بيانات جينية على الإطلاق، مما يجعلها غير مرئية لجهود الحفظ. ومن خلال رسم هذه الفجوات، حدد الفريق الأنواع التي تحتاج إلى اهتمام فوري وتلك التي تتطلب أخذ عينات عاجلة لمنع اختفائها دون أن يدرك أحد وجودها.

إن تداعيات هذا العمل تمتد إلى ما هو أبعد من مجرد قائمة من الأكواد الجينية الجديدة. فقد وجد الباحثون أن صناعة الصيد في بيرو تعتمد بشكل كبير على مجموعات رئيسية قليلة من الشفانين، وتظهر البيانات أن هذه الجمهرات تُدفع نحو حدود طاقتها القصوى. وبينما تتم حماية بعض الأنواع بموجب القانون، تسمح الثغرات في اللوائح بصيد أنواع أخرى وبيعها، غالباً دون تحديد واضح للهوية. توفر المكتبة الجينية الجديدة الأساس العلمي اللازم لسد هذه الثغرات، مما يسمح للسلطات بالتحقق من ماهية ما يتم توريده بدقة وإنفاذ القواعد بناءً على تحديد دقيق للأنواع. كما تشير الدراسة إلى أن بعض الشفانين، مثل أسماك الشيطان، قد تسافر لمسافات طويلة عبر المحيط، مما يربط الجمهرات في بيرو بتلك الموجودة في المكسيك والإكوادور. وهذا يعني أن حماية هذه الحيوانات تتطلب تعاوناً دولياً، حيث إن سمكة تُصاد في بلد ما قد تنتمي إلى مخزون وُلد في بلد آخر.

في نهاية المطاف، يغير هذا البحث الطريقة التي نرى بها شفانين شرق المحيط الهادئ الجنوبي. إنه ينقل النقاش من التخمين بناءً على المظهر إلى المعرفة بناءً على الأدلة. إن إنشاء مكتبة BATOseq-PE ليس مجرد إنجاز تقني؛ بل هو أداة عملية للبقاء. فمن خلال جعل هذه البصمات الجينية عامة، منح الباحثون مديري المصائد، وحماة الطبيعة، والعلماء القدرة على تتبع صحة هذه الجمهرات بدقة. ترسم النتائج صورة لنظام بيئي بحري غني بالتنوع الخفي وهش في الوقت نفسه تحت وطأة النشاط البشري. المسار واضح: استخدام البيانات الجينية لتوجيه حدود الصيد، وحماية السلالات الأكثر عرضة للخطر، وضمان عدم محو التاريخ التطوري الفريد لهذه الكائنات القديمة قبل أن يُفهم بالكامل.