การประมาณจำนวนประชากรในอดีตที่สร้างขึ้นใหม่จาก DNA โบราณ สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของข้อมูลการจับปลา
ในทะเลอาจมีปลามากมาย แต่เคยมีกี่ตัว? คำตอบของคำถามนั้นซ่อนอยู่ใน DNA ที่ซ่อนอยู่ใต้ท้องทะเล
นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นที่วิเคราะห์ DNA ที่ติดอยู่ในตะกอนก้นทะเลได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าสารพันธุกรรมที่เก็บรักษาไว้นี้สามารถนำมาใช้ในแผนภูมิการเปลี่ยนแปลงของประชากรปลาตลอดหลายศตวรรษได้อย่างไร เทคนิคใหม่ที่รายงานในการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้สามารถนำมาใช้เพื่อช่วยให้เข้าใจการเปลี่ยนแปลงของประชากรของสัตว์ทะเล
เช่นเดียวกับที่มนุษย์ผลัดขนและเซลล์ผิวหนังตลอดชีวิต ปลาก็ปล่อยสารพันธุกรรมเช่นเดียวกัน เศษเล็กเศษน้อยที่สะสมยีนนี้บางส่วนจะฝังอยู่ในดินเหนียวหรือสารอินทรีย์ในคอลัมน์น้ำอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ก่อนที่จะจมลงสู่พื้นมหาสมุทร เมื่อเวลาผ่านไป ตะกอนจะก่อตัวขึ้น เกิดเป็นไทม์แคปซูลหลายชั้น
แม้ว่าการศึกษาก่อนหน้านี้ได้วิเคราะห์ DNA ในดินตะกอนเพื่อระบุว่ามีสิ่งมีชีวิตชนิดใดในภูมิภาคหนึ่ง แต่ก็ไม่มีใครพยายามประเมินขนาดประชากร ทีมงานชาวญี่ปุ่น นำโดย Michinobu Kuwae นักเขียนภาพบรรพชีวินแห่งมหาวิทยาลัย Ehime ออกเดินทางเพื่อดูว่าสามารถทำได้หรือไม่
Kuwae กล่าวทางอีเมลว่า “ตะกอน [ทะเล] มีบันทึก DNA ของปลาที่ยาวและมีการย่อยสลายเพียงเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป ภายใต้สภาพแวดล้อมที่เหมาะสม DNA สามารถเก็บรักษาไว้ได้นานหลายทศวรรษหรือหลายศตวรรษ ก้นโคลนอันเย็นยะเยือกของอ่าวเบปปุทางตอนใต้ของญี่ปุ่นก็เป็นหนึ่งในสถานที่เช่นนั้น อ่าวลึกมีปากน้ำที่ค่อนข้างตื้น ซึ่งหมายความว่ากระแสน้ำที่เข้ามาจะมีปฏิกิริยากับชั้นบนสุดของเสาน้ำเท่านั้น สิ่งนี้ทำให้ส่วนลึกไม่ถูกแตะต้องและปราศจากออกซิเจน ซึ่งเป็นส่วนผสมที่สมบูรณ์แบบสำหรับการเก็บรักษา DNA
จาก R/V Isana ของมหาวิทยาลัยเอฮิเมะ นักวิทยาศาสตร์ได้ทิ้งเครื่องมือเพื่อดึงแกนกลางของตะกอนจากก้นอ่าวเบปปุ ในห้องแล็บ ชิ้นส่วนของดีเอ็นเอที่สกัดจากตะกอนแสดงให้เห็นว่ามีสิ่งมีชีวิตชนิดใดบ้างในอ่าวและประชากรที่สัมพันธ์กันของพวกมัน การหาปริมาณคาร์บอนกัมมันตภาพรังสีของตะกอนและซากหอยในนั้นทำให้นักวิทยาศาสตร์เห็นว่าตัวเลขเหล่านั้นเปลี่ยนไปอย่างไร
นักวิทยาศาสตร์มุ่งความสนใจไปที่สัตว์ที่พบได้ทั่วไปสามชนิด ได้แก่ ปลากะตักญี่ปุ่น ปลาซาร์ดีนญี่ปุ่น และปลาแมคเคอเรลในระยะเวลา 300 ปี พวกเขาพบการเปลี่ยนแปลงของขนาดประชากรเมื่อเวลาผ่านไป ตัวอย่างเช่น ประชากรของปลาซาร์ดีนมีจุดสูงสุดที่แตกต่างกันในช่วงปี พ.ศ. 2393 และ พ.ศ. 2523
นอกจากนี้ ขนาดประชากรที่สร้างขึ้นใหม่ยังแสดงให้เห็นจุดสูงสุดสลับกันปกติของประชากรปลาซาร์ดีนและปลากะตัก ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงทางนิเวศวิทยาที่รู้จักกันดีซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงหลายทศวรรษในสภาวะมหาสมุทร
เพื่อยืนยันความถูกต้องของการวิเคราะห์บรรพชีวินวิทยา นักวิทยาศาสตร์ได้เปรียบเทียบขนาดประชากรที่สร้างขึ้นใหม่กับบันทึกทางประวัติศาสตร์เกี่ยวกับการจับปลาและการขายปลาทั่วญี่ปุ่น พวกเขาพบว่าจำนวนประชากรสูงสุดนั้นสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของปริมาณปลาที่จับได้ในขณะนั้น
ทุกวันนี้ ผู้จัดการประมงและนักอนุรักษ์ต้องอาศัยการนับจำนวนประชากรที่แม่นยำเพื่อควบคุมอุตสาหกรรมประมงและกำหนดเป้าหมายการอนุรักษ์ ในขณะที่การสำรวจด้วยโซนาร์และการลากอวน และข้อมูลจากการจับปลาของชาวประมงสามารถช่วยนักวิจัยประเมินขนาดประชากรในปัจจุบันได้ แต่ข้อมูลเกี่ยวกับจำนวนประชากรในอดีตเป็นกุญแจสำคัญในการทราบว่าแรงกดดันต่างๆ ตั้งแต่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การแทรกแซงของมนุษย์ไปจนถึงปัจจัยทางธรรมชาติ ส่งผลต่อขนาดประชากรอย่างไร
“คุณสามารถใช้ [เทคนิค] นี้เพื่อเรียนรู้บางสิ่งเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของประชากรตามการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมได้อย่างแน่นอน” Louis Bernatchez นักชีววิทยาประชากรแห่ง Université Laval ในควิเบกและประธานฝ่ายวิจัยจีโนมิกส์และการอนุรักษ์ทรัพยากรทางน้ำของแคนาดากล่าว ไม่เกี่ยวข้องกับงานใหม่ เขาเสริมว่าข้อมูลประเภทนี้สามารถช่วยในการจัดการและอนุรักษ์พันธุ์สัตว์ทะเลได้
สภาพแวดล้อมที่เหมาะสำหรับการอนุรักษ์ DNA ในอ่าวเบปปุน่าจะมีบทบาทในความสำเร็จของเทคนิคนี้ ในขณะที่เงื่อนไขที่คล้ายกันนี้ยังมีอยู่ในที่อื่น เช่น แอ่งน้ำซานตาบาร์บาราในแคลิฟอร์เนีย ปากน้ำซานิชในบริติชโคลัมเบีย และแอ่งน้ำคาเรียโกในเวเนซุเอลา ซึ่งพบได้ยาก อย่างไรก็ตาม Bernatchez เชื่อว่าวิธีการนี้สามารถนำไปใช้ได้เกือบทุกที่ แม้ว่าการมีสภาวะที่เหมาะสมจะเพิ่มโอกาสในการตรวจหา DNA ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี
Bernatchez กล่าวว่า “เรายังคงอยู่ในช่วงของการประยุกต์ DNA ด้านสิ่งแวดล้อมแบบทวีคูณ “ฉันแน่ใจว่าเราจะได้เห็นการศึกษาอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันในอนาคตอันใกล้นี้”
