การอพยพทางทะเลที่น่าตื่นเต้นที่สุดอย่างหนึ่งของโลกคือการอพยพของปลาซาร์ดีนควาซูลู-นาทาล ที่เรียกว่า “ สันดอนที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในโลก ” เกิดขึ้นในช่วงฤดูหนาวของซีกโลกใต้ มันเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนย้ายปลาซาร์ดีนหลายสิบถึงหลายร้อยล้านตัวจากน่านน้ำที่มีอุณหภูมิอบอุ่นของชายฝั่งทางใต้ของแอฟริกาใต้ไปยังน่านน้ำกึ่งเขตร้อนของชายฝั่งตะวันออกซึ่งอยู่ห่างออกไปกว่าพันกิโลเมตร การอพยพครั้งใหญ่ประจำปีนี้รายงานครั้งแรกในปี พ.ศ. 2396เกิดจากน้ำเย็นที่ไหลขึ้นบนชายฝั่งตะวันออกเฉียงใต้
ของแอฟริกาใต้ ในกระบวนการนี้ น้ำที่เย็นและอุดมด้วยสารอาหาร
จะผุดขึ้นมาจากส่วนลึก สร้างสายใยอาหารที่ให้ผลผลิตสูง การอพยพดึงดูดผู้ล่า จำนวนมหาศาล : ฝูงปลาซาร์ดีนตามมาทางเหนือด้วยนกทะเล ฉลาม แมวน้ำ โลมา และแม้แต่วาฬบาลีนขนาดใหญ่ พวกมันกินปลาซาร์ดีนที่ไร้ประโยชน์ให้ได้มากที่สุดเท่าที่พวกมันจะสามารถทำได้ ซึ่งทำได้ง่ายขึ้นโดยข้อเท็จจริงที่ว่าเหยื่อของพวกมันถูกประกบอยู่ระหว่างดินแห้งกับน้ำร้อนเขตร้อนของกระแสน้ำอะกุลฮาสที่ไหลไปทางใต้ ซึ่งเกินความทนทางสรีรวิทยาของปลาซาร์ดีน
ที่แย่ไปกว่านั้น ปลาที่รอดจากการปล้นสะดมยังคงไม่ง่ายเลย การเดินทางนั้นยากเย็นแสนเข็ญเสียจนปลาซาร์ดีนที่มาถึงชายฝั่งตะวันออกผอมแห้งในที่สุด สิ่งนี้ขัดแย้งกับที่นักวิทยาศาสตร์เข้าใจเกี่ยวกับการย้ายถิ่นของสัตว์ซึ่งโดยปกติแล้วการเคลื่อนย้ายประชากรจำนวนมากเช่นนี้จะให้ “ข้อได้เปรียบในการคัดเลือก ” โดยอนุญาตให้สัตว์ใช้ทรัพยากรสิ่งแวดล้อมให้เกิดประโยชน์สูงสุด
แน่นอน ข้อเสียที่เห็นได้ชัดของการเข้าร่วมในการวิ่งด้วยปลาซาร์ดีนจะต้องมีน้ำหนักมากกว่าประโยชน์ด้านการออกกำลังกายอย่างมากเพื่อให้ทุกอย่างคุ้มค่า? คำตอบจากการวิจัยใหม่ ของเรา คือ “ไม่” และสาเหตุของพฤติกรรมของปลาซาร์ดีนนั้นมาจากยีนของพวกมัน คำอธิบายที่ได้รับความนิยมประการหนึ่งว่าเหตุใดปลาซาร์ดีนจึงเกิดขึ้นก็คือ การอพยพอาจเป็นพฤติกรรมการวางไข่ที่สืบย้อนไปถึงยุคน้ำแข็งล่าสุดเมื่อประมาณ 10,000 ปีก่อน ที่อยู่อาศัยในมหาสมุทรอินเดียกึ่งเขตร้อนในปัจจุบันอาจเป็นพื้นที่อนุบาลที่สำคัญซึ่งมีน้ำเย็นกว่า เมื่อยุคน้ำแข็งสิ้นสุดลง ปลาซาร์ดีนจะมีการปรับตัวทางสรีรวิทยาเพื่อให้ทนต่อสภาวะกึ่งร้อนในภูมิภาคนี้ และวิวัฒนาการเป็นประชากรชายฝั่งตะวันออกที่ชัดเจนซึ่งยังคงวางไข่ที่นั่นจนถึงทุกวันนี้ ปลาซาร์ดีนเหล่านี้ผสมกับปลาซาร์ดีนชายฝั่งทางใต้ในช่วงฤดูร้อน จากนั้นแยกออกจากปลาเหล่านี้ในฤดูหนาวเมื่อพวกมันอพยพขึ้นชายฝั่งตะวันออก การปรากฏตัวของไข่ปลาซาร์ดีน
ในแพลงก์ตอนเป็นการยืนยันว่ามีการวางไข่เกิดขึ้นในภูมิภาคนี้
น่าประหลาดใจที่เราค้นพบว่าปลาซาร์ดีนที่มีส่วนร่วมในการอพยพนั้นไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของประชากรชายฝั่งตะวันออกที่แตกต่างกัน แต่ส่วนใหญ่มาจากน่านน้ำที่เย็นกว่านอกชายฝั่งตะวันตกของมหาสมุทรแอตแลนติกของแอฟริกาใต้ เหตุใดปลาซาร์ดีนเหล่านี้จึงอพยพไปยังอีกฝั่งหนึ่งของประเทศ แต่ไปลงเอยที่แหล่งที่อยู่อาศัยซึ่งเห็นได้ชัดว่าอบอุ่นเกินไปสำหรับพวกมัน เราแนะนำให้ปลาถูกดึงดูดเข้าสู่กับดักทางนิเวศวิทยา ซึ่งเป็นตัวอย่างที่หาได้ยากของการอพยพจำนวนมากที่ไม่มีประโยชน์ด้านฟิตเนสที่ชัดเจน
การวิจัยของเราเริ่มต้นจากสมมติฐานที่ว่าการวิ่งของปลาซาร์ดีนนั้นแสดงถึงการย้ายถิ่นที่วางไข่ของปลาซาร์ดีนจำนวนหนึ่งซึ่งได้รับการปรับสภาพทางสรีรวิทยาอย่างดีเพื่อให้ทนต่อสภาวะกึ่งเขตร้อน
ลักษณะทางกายภาพและข้อมูลอื่น ๆ บ่งชี้ว่าปลาซาร์ดีนบนชายฝั่งตะวันออกมีความแตกต่างกันอย่างแท้จริง แต่สิ่งนี้อาจเป็นผลมาจากแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน รวมถึงความเครียดจากการมีส่วนร่วมในการย้ายถิ่น เรารู้ว่าการทำความเข้าใจลักษณะทางพันธุกรรมที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมของปลาซาร์ดีนจะให้หลักฐานที่ชัดเจนยิ่งขึ้นสำหรับสมมติฐานนี้ – หรือไม่ก็หักล้างมัน
ดังนั้นเราจึงใช้เครื่องหมายพันธุกรรมหลายพันตัวจากจีโนมของปลาซาร์ดีนหลายร้อยตัวที่จับได้ทั่วทั้งสายพันธุ์ของแอฟริกาใต้ แม้ว่าตัวบ่งชี้เหล่านี้ส่วนใหญ่จะแสดงความแตกต่างเล็กน้อย แต่ชุดเครื่องหมายทางพันธุกรรมที่มีสัญญาณของการปรับตัวให้เข้ากับอุณหภูมิของน้ำก็แสดงให้เห็นความแตกต่างในระดับภูมิภาค
เราพบหลักฐานของประชากรสองภูมิภาค – แต่ไม่ใช่ปลาซาร์ดีนชายฝั่งตะวันออกที่แตกต่างกัน แต่เราพบความแตกต่างทางพันธุกรรมภายในช่วงแกนกลางของสปีชีส์: ประชากรกลุ่มหนึ่งมีความสัมพันธ์กับชายฝั่งตะวันตกที่มีอุณหภูมิเย็นของแอฟริกาใต้ (มหาสมุทรแอตแลนติก) และอีกกลุ่มหนึ่งมีความสัมพันธ์กับชายฝั่งทางใต้ที่มีอากาศอบอุ่น (มหาสมุทรอินเดีย)
ความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งกับอุณหภูมิของน้ำแสดงให้เห็นว่าการปรับอุณหภูมิจะรักษารูปแบบภูมิภาคเหล่านี้ไว้ กลุ่มประชากรแต่ละกลุ่มได้รับการปรับให้เข้ากับช่วงอุณหภูมิที่ประสบในพื้นที่กำเนิดของมัน
ปลาซาร์ดีนที่เข้าร่วมแสดงความสัมพันธ์ที่ชัดเจนกับประชากรชายฝั่งตะวันตก ปลาซาร์ดีนเหล่านี้ไม่เพียงแค่ปรับตัวให้เข้ากับสภาพกึ่งเขตร้อนได้ไม่ดีเท่านั้น แต่จริงๆ แล้วพวกมันชอบน้ำที่เย็นกว่าและมีน้ำสูงกว่าในมหาสมุทรแอตแลนติกทางตะวันออกเฉียงใต้
ไขปริศนาที่สำคัญ
การศึกษานี้ช่วยไขปริศนาสำคัญบางประการเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของปลาซาร์ดีน ซึ่งสมเหตุสมผลอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากหลักฐานใหม่
การค้นพบของเราอธิบายว่าทำไมปลาซาร์ดีนเพียงส่วนน้อยที่มีอยู่ตามชายฝั่งทางใต้จึงมีส่วนร่วมในการวิ่ง ปลาซาร์ดีนส่วนใหญ่มีถิ่นกำเนิดในภูมิภาคนี้และถูกปรับให้เข้ากับสภาพอากาศที่อบอุ่น ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงแสดงความสนใจเพียงเล็กน้อยในน้ำที่เย็นและไหลเชี่ยว
