ค่าประมาณของประชากรในประวัติศาสตร์ ซึ่งสร้างขึ้นใหม่จาก DNA โบราณ สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงในข้อมูลการจับสัตว์น้ำ
ในทะเลอาจมีปลามากมาย แต่เมื่อก่อนมีกี่ตัว? คำตอบของคำถามนั้นซ่อนอยู่ใน DNA ที่ซ่อนอยู่ใต้ท้องทะเล
นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นที่วิเคราะห์ DNA ที่ติดอยู่ในตะกอนใต้ท้องทะเลได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าสารพันธุกรรมที่เก็บรักษาไว้นี้สามารถนำมาใช้เพื่อสร้างแผนภูมิการเปลี่ยนแปลงของประชากรปลาตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมาได้อย่างไร เทคนิคใหม่นี้ ซึ่งรายงานในการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้สามารถนำมาใช้เพื่อช่วยให้เข้าใจพลวัตของประชากรของสัตว์ทะเลได้
เช่นเดียวกับที่มนุษย์หลั่งขนและเซลล์ผิวหนังไปตลอดชีวิต ปลาก็ทิ้งสารพันธุกรรมเช่นเดียวกัน เศษซากที่เก็บยีนนี้บางส่วนย่อมถูกฝังอยู่ในดินเหนียวหรืออินทรียวัตถุในคอลัมน์น้ำอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ก่อนที่จะจมลงสู่พื้นมหาสมุทร เมื่อเวลาผ่านไป ตะกอนจะก่อตัวขึ้น ทำให้เกิดแคปซูลเวลาเป็นชั้นๆ
ในขณะที่การศึกษาก่อนหน้านี้ได้วิเคราะห์ DNA ในตะกอนเพื่อระบุสายพันธุ์ที่มีอยู่ในภูมิภาค แต่ก็ไม่มีใครพยายามประมาณขนาดประชากร ทีมงานชาวญี่ปุ่น นำโดยนักบรรพชีวินวิทยาจากมหาวิทยาลัยเอฮิเมะ มิจิโนบุ คุวาเอะ ออกเดินทางเพื่อดูว่าจะทำได้หรือไม่
“ตะกอนทะเล [Marine] มีบันทึก DNA ของปลาที่ยาวนานและมีการย่อยสลายเพียงเล็กน้อยเมื่อเวลาผ่านไป” Kuwae กล่าวทางอีเมล ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม DNA สามารถเก็บรักษาไว้ได้นานหลายทศวรรษหรือหลายศตวรรษ ก้นโคลนที่เย็นยะเยือกของอ่าวเบปปุทางตอนใต้ของญี่ปุ่นเป็นหนึ่งในสถานที่ดังกล่าว อ่าวลึกมีปากที่ค่อนข้างตื้น ซึ่งหมายความว่ากระแสน้ำที่เข้ามาจะมีปฏิสัมพันธ์กับชั้นบนสุดของเสาน้ำเท่านั้น สิ่งนี้ทำให้ความลึกนั้นไม่ถูกแตะต้องและไม่มีออกซิเจน ซึ่งเป็นส่วนผสมที่ลงตัวสำหรับการเก็บรักษา DNA
จากศูนย์วิจัย R/V Isana ของมหาวิทยาลัยเอฮิเมะ นักวิทยาศาสตร์ได้ทิ้งเครื่องมือเพื่อดึงแกนตะกอนจากก้นอ่าวเบปปุ ในห้องปฏิบัติการ ชิ้นส่วนของ DNA ที่สกัดจากตะกอนแสดงให้เห็นว่ามีสายพันธุ์ใดอยู่ในอ่าวและจำนวนญาติของพวกมัน การหาอายุของตะกอนเรดิโอคาร์บอนและเศษหอยในนั้นทำให้นักวิทยาศาสตร์เห็นว่าตัวเลขเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร
นักวิทยาศาสตร์มุ่งความสนใจไปที่ปลากะตัก 3 สายพันธุ์ ได้แก่ ปลากะตักญี่ปุ่น ปลาซาร์ดีนญี่ปุ่น และปลาแมคเคอเรล ในช่วงระยะเวลา 300 ปี พวกเขาพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงของขนาดประชากรเมื่อเวลาผ่านไป ตัวอย่างเช่น ประชากรของปลาซาร์ดีนมียอดที่ชัดเจนในช่วงปี พ.ศ. 2393 และ พ.ศ. 2523
นอกจากนี้ ขนาดประชากรที่สร้างขึ้นใหม่ยังแสดงให้เห็นยอดสลับกันอย่างสม่ำเสมอในประชากรของปลาซาร์ดีนและปลากะตัก ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงทางนิเวศวิทยาที่รู้จักกันดีซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงหลายทศวรรษในสภาพมหาสมุทร
เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการวิเคราะห์ Paleogenetic ของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ได้เปรียบเทียบขนาดประชากรที่สร้างขึ้นใหม่กับบันทึกทางประวัติศาสตร์ของการลงจอดของปลาและการขายทั่วญี่ปุ่น พวกเขาพบว่าจำนวนสูงสุดของขนาดประชากรนั้นตรงกับการเพิ่มขึ้นของการจับปลาในขณะนั้น
ในปัจจุบัน ผู้จัดการการประมงและนักอนุรักษ์พึ่งพาการนับจำนวนประชากรที่ถูกต้องเพื่อควบคุมอุตสาหกรรมการประมงและกำหนดเป้าหมายการอนุรักษ์ ในขณะที่การสำรวจด้วยโซนาร์และการลากอวน และข้อมูลจากการจับของชาวประมง สามารถช่วยนักวิจัยประเมินขนาดประชากรในปัจจุบัน ข้อมูลเกี่ยวกับประชากรในอดีตเป็นกุญแจสำคัญในการรู้ว่าแรงกดดันช่วงต่างๆ ตั้งแต่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไปจนถึงการแทรกแซงของมนุษย์ไปจนถึงปัจจัยทางธรรมชาติ ส่งผลต่อขนาดประชากรอย่างไร
“คุณสามารถใช้ [เทคนิค] นี้เพื่อเรียนรู้บางอย่างเกี่ยวกับวิธีที่ประชากรผันผวนตามการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม” Louis Bernatchez นักชีววิทยาด้านประชากรที่ Université Laval ในควิเบก และประธานวิจัยแคนาดาด้าน Genomics and Conservation of Aquatic Resources กล่าว ไม่เกี่ยวข้องกับงานใหม่ เขาเสริมว่าข้อมูลประเภทนี้สามารถช่วยในการจัดการและอนุรักษ์พันธุ์สัตว์น้ำได้
สภาพแวดล้อมในอุดมคติสำหรับการเก็บรักษา DNA ในอ่าวเบปปุน่าจะมีบทบาทในความสำเร็จของเทคนิคนี้ แม้ว่าจะมีสภาพที่คล้ายคลึงกันในที่อื่นๆ เช่น ลุ่มน้ำซานตาบาร์บาราในแคลิฟอร์เนีย ซานิชอินเล็ตในบริติชโคลัมเบีย และแอ่งคาเรียโกในเวเนซุเอลา อย่างไรก็ตาม Bernatchez เชื่อว่าวิธีการนี้สามารถนำไปใช้ได้เกือบทุกที่ แม้ว่าสภาวะที่เหมาะสมจะเพิ่มโอกาสในการตรวจหา DNA ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี
“เรายังคงอยู่ในคลื่นเลขชี้กำลังของการประยุกต์ใช้ DNA ด้านสิ่งแวดล้อมทุกประเภท” Bernatchez กล่าว “ฉันแน่ใจว่าเราจะได้เห็นการศึกษาอื่นที่คล้ายคลึงกันในอนาคตอันใกล้นี้”
