Quasi tutti i selvaggiamente vari, pesci colorati che popolano le barriere coralline iniziano la vita come minuscoli, incolore, larve simili a girini. Raccontare l'uno dall'altro è quasi impossibile - anche per gli esperti - e questo rappresenta una sfida difficile per chi studia l'ecologia dei reef. Prof. Rotem Sorek del Weizmann Institute of Science; Prof. Roi Holzman della Scuola di Zoologia e del Museo di Storia Naturale Steinhardt, Università di Tel Aviv; e il dottor Moshe Kiflawi della Ben Gurion University hanno ora prodotto un modo per capire con precisione quali specie di larve sono presenti nell'acqua intorno alle barriere coralline. Il loro studio, che ha coinvolto il "codice a barre" genetico di quasi tutte le specie ittiche del golfo tra Eilat e Aqaba, non solo ha mostrato quali larve erano nel golfo, ma quanti di ciascuno stavano nuotando intorno, in che periodo dell'anno ea che profondità. Questo studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista Natura Ecologia ed Evoluzione .

"Comprendere i tipi e la distribuzione delle larve è importante per una serie di motivi, " dice Holzman. Lui e Kiflawi sono ricercatori residenti presso l'Istituto interuniversitario per le scienze marine (IUI) a Eilat. Per uno, sono solo le larve che si disperdono, lavato da correnti e flussi, mentre i pesci di barriera adulti tendono a stare vicino alla loro barriera corallina. Agli ecologisti marini che avrebbero monitorato le larve, sono parte integrante dell'ecosistema, così come del suo futuro. E poiché i numeri delle larve possono rivelare qualcosa sulle potenziali popolazioni di pesci adulti, il loro monitoraggio potrebbe essere utile anche per la gestione della pesca.

I ricercatori hanno utilizzato la nave di ricerca dell'IUI, che è dotato di sofisticati attrezzi in grado di campionare le larve da profondità stabilite. Hanno campionato le larve due volte al mese nel corso di un anno intero in vari siti e profondità vicino alle due coste dello stretto golfo e nel suo centro profondo. "Avevamo più di 10, 000 larve campionate, "dice Kiflawi, "ma le tecniche attuali prevedono l'ispezione delle larve al microscopio e il conteggio delle loro spine - che possono indicare la famiglia tassonomica, ma non la specie, e richiede anche molto tempo. Per fortuna, ne avevamo discusso con Sorek che stava visitando la IUI".

Il laboratorio di Sorek nel dipartimento di genetica molecolare dell'Istituto Weizmann normalmente si occupa di diversi genomi, quelli dei batteri. "Pensavo che le tecniche della ricerca genomica che impieghiamo nel mio laboratorio potessero determinare l'identità delle larve sequenziando un 'codice a barre' dai loro genomi, " dice. La studentessa di ricerca Naama Kimmerling del laboratorio di Kiflawi, La scienziata del personale Tamara Gurevitch del laboratorio di Holzman, lo studente di ricerca Omer Zuqert e gli scienziati dello staff Dr. Gil Amitai e Sarah Melamed del laboratorio di Sorek, insieme ai loro gruppi di ricerca e colleghi, adattato queste tecniche per identificare le larve di pesce.

"Ma prima di poter applicare il metodo, "dice Sorek, "abbiamo dovuto creare un database di 'codici a barre' per tutti i pesci di barriera nel golfo. È stata un'impresa in sé. Per questo, i membri del team hanno iniziato a tuffarsi nel golfo per tagliare le pinne dei pesci adulti per l'analisi del DNA. In definitiva, siamo riusciti a creare un database di codici a barre per circa l'80% delle principali specie ittiche (420 su circa 540) conosciute per frequentare la barriera corallina." Il codice a barre genetico è una tecnica basata sul confronto del DNA di un gene specifico la cui sequenza varia da specie a specie Questo conveniente, la tecnica di "etichettatura" molto precisa trova numerosi utilizzi nel mondo della ricerca biologica; era un modo incontrovertibile per abbinare le larve alle loro forme adulte.

Il sequenziamento dei genomi larvali è stato condotto nelle strutture avanzate del Centro nazionale di medicina personalizzata Stephen and Nancy Grand Israel nel campus di Weizmann. Fino ad ora, l'utilizzo di codici a barre per analizzare campioni di grandi dimensioni non è stato pratico. Ma in questo studio, tutto il DNA in ciascun campione è stato sequenziato insieme utilizzando una tecnica di "metagenomica", se il campione conteneva un individuo o 500 larve. "Abbiamo inventato un 'trucco' che abbina le immagini delle larve alla loro sequenza di DNA, "dice Sorek, "e questo ci ha permesso di dire esattamente quante larve individuali di ciascuna specie erano presenti nel campione. Ma per ottenere quella per ciascuna, abbiamo dovuto sequenziare trilioni di basi del DNA."

Del tutto, il team ha sequenziato i genomi di circa 10, 000 larve in 400 campioni diversi. In definitiva, hanno creato una sorta di mappa che potrebbe dire loro, specie per specie, quanti se ne potrebbero trovare, in quale periodo dell'anno, in quale particolare posizione e profondità.

"Poiché ora possiamo analizzare migliaia di larve con una risoluzione molto più precisa di quanto fosse possibile in precedenza, "dice Kiflawi, "Potremmo ora ingrandire le differenze ecologiche tra le specie. Se si presumesse che le larve di una famiglia di pesci vivano sia in acque basse che profonde, ora possiamo vedere che alcune specie della famiglia preferiscono le acque poco profonde, mentre altri preferiscono acque più profonde, una differenza che può influire sulla loro sopravvivenza e dispersione".

I risultati hanno anche risolto diversi misteri, ad esempio l'invasione nel Mediterraneo di un piccolo pesce palla noto come blaasop spinoso. I pesci adulti vivono a profondità di diverse centinaia di metri, eppure presumibilmente attraversano il Canale di Suez, che si trova a soli 25 metri di profondità. Lo studio mostra che le larve possono dimorare nelle secche, e probabilmente sono questi che si sono spostati lungo le rotte di navigazione. Dal campionamento sono emerse anche larve di pesci che si trovano più a sud nel Mar Rosso, ma non nel golfo. Questa scoperta ha sollevato nuove domande sul motivo per cui queste larve non arrivano all'età adulta lì.

Sorek:"Sebbene il processo iniziale sia stato un po' arduo, ora abbiamo un ottimo strumento per monitorare la salute dell'ecosistema della barriera corallina, e altri ricercatori sulla barriera corallina potrebbero seguire l'esempio."