A déli csőröscetek molekuláris genetikai fajmeghatározása

Készítette: Szamosi Imre Biológia-számítástechnika II. évfolyam

A kutatás

Az Auckland-i egyetem, az Új-Zélandi múzeum és a perui cetkutatási központ 1997-ben összeállított egy adatbázist, amely a mitokondriális DNS tartományok segítségével lehetővé teszi a partra vetődött és halászok által kifogott csőröscetek fajazonosítását.Nyolc Új-Zélandon és Dél-Ausztráliában partra vetődött faj mintáit gyűjtötték össze, valamint még hét faj mintáit vonták be a kutatásba, melyek a világ külömböző részeiről származtak.Az így létrehozott adatbázis 15, a déli óceánokban előforduló faj azonosítását teszi lehetővé.

A csőröscetekről röviden

A legkevésbé ismert emlősök közé tartoznak, akadnak olyan fajaik is, melyeket még soha nem láttak elevenen.Ismereteink nagyrészt partra sodródott tetemeik alapján van róluk; a tengereken ritkán, rövid ideig láthatók,mert a tengerek mély vizeiben élnek.A csőröcetek családja a cetek rendjébe és a fogascetek alrendjébe tartozik.6 nemzetségbe soroljuk őket:mesoplodon,berardius,ziphius,tasmacetus,indopacetus és hyperoodon. Jelenleg 21 fajuk ismert,de valószínüleg még több fajuk is van.Ezek közül minimum 15 faj előfordul a déli vizekben.

Azonosítás

A fajazonosság megállapításához fontos követelmények, a partra vetett állatról összegyüjtött információk.A csőrösceteknél az első vizsgálati szempont mindig a fogak morfológiája.Ezeknek a ceteknek fogaik redukálódtak, és általában csak a hímeknek van 1-2 pár foguk az alsó állkapocsban (2 faj kivétel).A nőstények és fiatal állatok fogai az ínybe ágyazódnak, ezért csak boncolás útján azonosítható be a faj.Sok faj külső megjelenésben nagyon hasonló,főleg a Mesoplodon nemzetségbe tartozóak.A fajok tényleges azonosításának egyik legfontosabb eszközei a molekuláris genetikai vizsgálatok.Ezen belül is a polimeráz láncreakció (PCR) illetve a mitokondriális DNS vizsgálata, amely segítségével egy apró bőr vagy egyéb szövetmintából be tudják azonosítani a fajt.A polimeráz láncreakció - (Polymerase Chain Reaction - PCR) Egy laboratóriumi folyamat, amelynek során egy adott DNS szekvenciáról pár óra alatt több millió másolat készíthető.A mitokondriális DNS kör alakú, átlagosan 16 000 nukleotidpárból álló DNS molekula.Az emlősfajok mtDNS-e 2 riboszomális RNS-molekulát (rRNS), 22 transzfer-RNS molekulát (tRNS) és 13 fehérjét kódol, amelyek az elektrontranszport láncban és az ATP szintézisben résztvevő enzim-komplexek részei.A mitokondriális DNS alkalmas egy-egy faj szétterjedési irányainak, biogeográfiájának vizsgálatára, és a rokonsági vizsonyok meghatározására (Ha az adott taxonok 10 millió évnél nem régebben különültek el).A mintákat az Új-Zélandon és Dél-Ausztráliában partra vetődött cetekből nyerték, valamint a génbankban megtalálható fajok mintáit használták.Az állatok bőréből kinyert mintákat etil-alkoholban tárolták, vagy pedig lefagyasztották, ameddig a vizsgálatra sor került.

Vizsgálták

- hogy az adott minta milyen fajtól származik

A csőröscetek mitokondriális DNS tartományainak referencia szekvenciára vonatkozó adatok

Tudományos név Magyar név Egyetem kódja Földrajzi régió Múzeum kódja Génbank kódja

Mesoplodon bowdoini Ausztrál csőröscet m18047 Dél-Ausztrália SAM m18047 AF036221

Mesoplodon gray Hosszúorrú csőröscet MgrH04 Új-Zéland NMNZ 2160 AF036211

Mesoplodon layardii Agyaras csőröscet Mlay06 Új-Zéland NMNZ 2268 AF036218

Hyperoodon planiforns Busafejű csőröscet Hpl01 Új-Zéland NMNZ 2214 Af036224

Tasmacetus sepherdi Sokfogú csőröscet Tsh01 Új-Zéland NMNZ 2184 AF036226

Berardius arnixuu Négyfogú csőröscet Bar02 Új-Zéland NMNZ files AF036229

- Filogenetikai analízissel a faji jellegzetességeket, és az egyedek törzsfejlődési kapcsolatát

- az intra- és interspecifikus genetikai variációkat

A kutatási eredmények bebizonyították, hogy a molekuláris genetikai vizsgálatok fontos szerepet játszanak a partra vetődött csőroscetek fajmeghatározásánál.A genetikai fajmeghatározás 80%-ban megegyezett az előzetes morfológiai fajmeghatározással, de a DNS vizsgálata alapján sikerült a maradék 20%-ot is azonosítani, melyek közül két faj nagy jelentőséggel bírt.A Mesoplodon denirostris-t első alkalommal találtak az Új-Zélandi vizekben, a Mesoplodon bowdoini pedig mindössze 20 partra vetődés alapján ismert.Habár a molekuláris genetika egy hatékony eszköze a fajok azonosításának, néhány esetben használhatatlan.Ha a vizsgált fajra vonatkozó referencia szekvenciái az adatbázisnak hiányosak, vagy ha olyan fajt vizsgálunk, amelyről nincsen adatunk. (Ugyanis az adatbázis a 21 fajból "csak" 15 adatait tartalmazza).Az adatbázis nem tartalmazza a következő fajokat: -Hyperoodon ampullatus (Kacsafejű csőröscet)-Mesoplodon species ‘A’ (Azonosítatlan csőröscet)-Mesoplodon ginkgodens (Ginkgofogú csőröscet)-Indopacetus pacificus (Longman csőröscet)-Mesoplodon peruvianus (Perui csőröscet)-Mesoplodon perrini

A kutatásban és az adatbázis összeállításában részt vettek:

Merel Dalebout, Anton van Helden, Koen van Waerebeek és Scott Baker

Egy patra vetődött csőröscet azonosításának gyakorlati menete egy konkrét példán keresztül

2002 július 26.-án egy 6.5 méteres csőröscetre bukkantak Kagoshimában (Japán).A fajt nem tudták azonnal beazonosítani, mert nem volt ismert a japán vizekben.A faj azonosításának alapjául a morfológiai és a molekuláris biológiai sajátosságokat vették.A vizsgálatok során egy nőstény Longman csőröscetnek azonosították be a fajt!

A vizsgálatban részt vettek: A Japán Tudományos Múzeum, a Kagoshimai Városi Akvárium, a Cetkutatási központ, a Kanagawa-i, Kyusyu-i és az Aucklandi Egyetem.

1.Alapinformációk:

Megtalálás időpontja: 2002 július 26, 10:45 Helyszín: Nishikata partszakasz, Shendai-shi (város), Kagoshima-ken (közigazgatási terület)Faj:ismeretlen csőröscet (Ziphiidae), nőstény, hossza 6.48 méter.

2.Vizsgálat:

Július 26: Az első jelentés szerint az állat élt, de a Kagoshimai városi akváriumban történt vizsgálat megállapította, hogy az állat már nem élt mikor partra vetődött.Az állatot ezt követően lemérték, mintát vettek a gyomrából, majd elföldelték.Ezt követően beazonosították, hogy valószínüleg egy Berardius bairdii (Óriáscsőröscet).A helyszínen készült fotók vizsgálata során kérdésessé vált a faj azonossága, ezért exhumálásra került sor.Augusztus 3: A tetemet kiásták a tobábbi vizsgálatok miatt.Összegyűjtötték a csontváz minden elemét, majd mintát vettek a molekuláris biológiai analízishez.A vizsgálatokra a már említett intézményekben került sor.

3.A képek elemzésének eredményei

-Az állat teste orsó alakú, oldalról kissé lapított-A hátúszó a test 70%-nál helyezkedett el-A mellúszók a testhossz 10%-t tették ki-A farokúszók fesztávolsága pedig a hossz 20%-át.-Az arcorr hosszú és keskeny volt-A homlok lapos-Az arc kerek-V alakú bevágás torokrészen-Valószínüleg 1 pár foga lehetett az ínybe ágyazódva-Az uszonyok keskenyebbek voltak, mint a legtöbb csőrösceté-A hátúszó háromszögletű-A testszín a barnától a sötétszürkéig változott-A farokúszó középső bevágása hiányzott

4.Rendszertani vizsgálatok

A. Kiindulópont a test alakja, a hátúszó, mellúszók és farokúszó elhelyezkedése, valamint formája volt.Ezek alapján egyértelmű, hogy az állat a csőröscetek (Ziphiidae) családjába tartozott.B. Az ismert csőröscetfajok, amelyek testhossza eléri vagy meghaladja a 6 métert.

Cuvier's beaked whale (Ziphius cavirostris)Baird's beaked whale (Berardius bairdii)Arnoux's beaked whale (Berardius arnuxii)Northern bottlenose whale (Hyperoodon ampullatus)Southern bottlenose whale (Hyperoodon planifrons)Shepherd's beaked whale (Tasmacetus shepherdi)Strap-toothed whale (Mesoplodon layardii)

A fenti fajok azonban külömböznek a test alakja, a faj és a fogak alapján az azonosítandó fajtól.

C. Csak egyetlen faj lehetett amely eléri a 6 méteres testhosszt, a Longman csőröscet (Indopacetus pacificus), melynek eddig csak 2 koponyája került elő (1882, 1968).A koponyák alapján viszont minimum 6-7 méterre becsülik a méretét.

5.Vizsgálati eredmények

A koponya morfológia:A vizsgált egyed koponyája nagyon hasonló a Longman csőröscetéhez, a korábbi koponyákról készült képek és a leírások összehasonlítása alapján.

Molekuláris biológia:A faj bőréből vett mintán teljes DNS vizsgálatot végeztek.A mitokondriális DNS tartományból vizsgált részlet megsokszorozására PCR-t használtak.A példány DNS szekvenciáit pedig összehasonlították az eddig ismert csőröscetekével az adatbázis alapján.A DNS külömbözött az eddig ismert fajokétól.

Gyomortartalom:A faj, a legtöbb csőröscethez hasonlóan Nematódákkal (fejlábúakkal) táplálkozik.

6.Következtetés

A kérdéses faj egy nőstény Longman csőröscet (Indopacetus pacificus).

7.Befejezés

A jövőben további morfológiai és molekuláris vizsgálatokat fognak elvégezni.Az állat csontvázát a Kagoshimai városi akváriumban állították ki.Az itt leírtakat publikálták egy tudományos folyóiratban.

Köszönöm a figyelmet!