Bijna alle wild gevarieerde, kleurrijke vissen die koraalriffen bevolken, beginnen het leven als klein, kleurloos, kikkervisachtige larven. Het ene van het andere onderscheiden is bijna onmogelijk - zelfs voor experts - en dit vormt een moeilijke uitdaging voor degenen die de ecologie van de riffen bestuderen. Prof. Rotem Sorek van het Weizmann Institute of Science; Prof. Roi Holzman van de School of Zoology en het Steinhardt Museum of Natural History, Universiteit van Tel Aviv; en Dr. Moshe Kiflawi van Ben Gurion University hebben nu een manier ontwikkeld om precies te begrijpen welke soorten larven in het water rond riffen aanwezig zijn. hun studie, waarbij genetische "barcodering" van bijna alle vissoorten in de golf tussen Eilat en Aqaba betrokken was, liet niet alleen zien welke larven zich in de golf bevonden, maar hoeveel van elk zwommen er rond, in welke tijd van het jaar en op welke diepten. Deze studie is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Natuurecologie en evolutie .

"Het begrijpen van de soorten en verspreiding van de larven is om een ​​aantal redenen belangrijk, ", zegt Holzman. Hij en Kiflawi zijn vaste onderzoekers van het Interuniversitair Instituut voor Mariene Wetenschappen (IUI) in Eilat. het zijn alleen de larven die zich verspreiden, gewassen door stromingen en stromen, terwijl volwassen rifvissen de neiging hebben om dicht bij hun thuisrif te blijven. Aan de mariene ecologen die de larven zouden volgen, ze zijn een integraal onderdeel van het ecosysteem - en ook van zijn toekomst. En aangezien het aantal larven iets kan onthullen over de toekomstige populaties van volwassen vissen, monitoring ervan kan ook nuttig zijn voor het visserijbeheer.

De onderzoekers gebruikten het onderzoeksschip van de IUI, die is uitgerust met geavanceerde uitrusting die larven van vaste diepten kan bemonsteren. Ze bemonsterden twee keer per maand larven in de loop van een heel jaar op verschillende locaties en diepten in de buurt van de twee kusten van de smalle golf en in het diepe midden ervan. "We hadden meer dan 10 000 bemonsterde larven, " zegt Kiflawi, "maar de huidige technieken omvatten het inspecteren van larven onder een microscoop en het tellen van hun stekels - wat kan wijzen op de taxonomische familie, maar niet de soort, en kost ook veel tijd. Gelukkig, we hadden dit besproken met Sorek die toen op bezoek was bij de IUI."

Het laboratorium van Sorek in de afdeling Moleculaire Genetica van het Weizmann Instituut houdt zich normaal gesproken bezig met verschillende genomen - die van bacteriën. "Ik dacht dat de technieken van het genomische onderzoek dat we in mijn laboratorium gebruiken, de identiteit van larven zouden kunnen bepalen door een 'barcode' van hun genomen te sequencen, " zegt hij. Onderzoeksstudent Naama Kimmerling van Kiflawi's lab, Stafwetenschapper Tamara Gurevitch van het laboratorium van Holzman, onderzoeksstudent Omer Zuqert en stafwetenschappers Dr. Gil Amitai en Sarah Melamed van het laboratorium van Sorek, samen met hun onderzoeksgroepen en collega's, deze technieken aangepast om vislarven te identificeren.

"Maar voordat we de methode konden toepassen, " zegt Sorek, "we moesten een database met 'barcodes' maken voor alle rifvissen in de golf. Dat was een prestatie op zich. de teamleden begonnen in de golf te duiken om de vinnen van volwassen vissen te knippen voor DNA-analyse. uiteindelijk, we zijn erin geslaagd een database met streepjescodes te creëren voor ongeveer 80% van de belangrijkste vissoorten (420 van de ongeveer 540) waarvan bekend is dat ze het rif frequenteren. Deze handige, zeer nauwkeurige "labeling"-techniek heeft talrijke toepassingen in de wereld van biologisch onderzoek; het was een onbetwistbare manier om larven te matchen met hun volwassen vormen.

De sequentiebepaling van de larvale genomen werd uitgevoerd in de geavanceerde faciliteiten van het Stephen en Nancy Grand Israel National Center for Personalised Medicine op de Weizmann-campus. Tot nu, het gebruik van barcodes om grote monsters te analyseren was onpraktisch. Maar in deze studie al het DNA in elk monster werd aan elkaar gesequenced met behulp van een 'metagenomics'-techniek, of het monster één individu of 500 larven bevatte. "We hebben een 'truc' uitgevonden die afbeeldingen van de larven koppelt aan hun DNA-sequentie, " zegt Sorek, "en dit stelde ons in staat om precies te vertellen hoeveel individuele larven van elke soort in het monster zaten. Maar om die voor elk te krijgen, we moesten triljoenen DNA-basen sequensen."

Allemaal samen, het team heeft de genomen van ongeveer 10 gesequenced, 000 larven in 400 verschillende monsters. uiteindelijk, ze maakten een soort kaart die hen kon vertellen, soort per soort, hoeveel waren er te vinden, in welke tijd van het jaar, op welke specifieke locatie en diepte.

"Omdat we nu duizenden larven konden analyseren met een veel fijnere resolutie dan voorheen mogelijk was, " zegt Kiflawi, "we konden nu inzoomen op ecologische verschillen tussen soorten. Als werd aangenomen dat de larven van één familie vissen in zowel ondiepe als diepe wateren leven, we konden nu zien dat sommige soorten in de familie de voorkeur geven aan de ondiepe wateren, terwijl anderen de voorkeur geven aan diepere wateren - een verschil dat hun overleving en verspreiding kan beïnvloeden."

De bevindingen losten ook verschillende mysteries op - bijvoorbeeld de invasie in de Middellandse Zee van een kleine kogelvis die bekend staat als een Spiny blaasop. De volwassen vissen leven op diepten van enkele honderden meters, toch steken ze vermoedelijk het Suezkanaal over, die slechts ongeveer 25 meter diep is. Uit het onderzoek blijkt dat de larven in het ondiepe water kunnen verblijven, en het zijn waarschijnlijk deze die zich langs de scheepvaartroutes hebben verplaatst. De bemonstering bracht ook larven van vissen aan het licht die verder naar het zuiden in de Rode Zee worden gevonden, maar niet in de golf. Deze bevinding riep nieuwe vragen op over waarom deze larven daar niet volwassen worden.

Sorek:"Hoewel het eerste proces een beetje moeizaam was, we hebben nu een uitstekende tool om de gezondheid van het rifecosysteem te monitoren, en andere rifonderzoekers kunnen dit voorbeeld volgen."