Kajian eDNA Jepun Mengesan 126 Spesies Ikan Lebih Jauh ke Utara Ketika Laut Pantai Semakin Panas

Tinjauan DNA seluruh negara memetakan laut yang berubah

Kesan DNA dalam air laut mendedahkan 126 spesies ikan lebih jauh ke utara di sepanjang pantai Jepun berbanding rekod terdahulu, sekali gus memberikan gambaran terperinci kepada penyelidik tentang perubahan habitat marin. Kajian ini menghimpunkan 2,672 sampel yang dikumpulkan di 316 lokasi antara 2017 hingga 2024, termasuk hampir 1,000 sampel baharu yang disumbangkan oleh penyelidik di Institut Sains dan Teknologi Okinawa (OIST).

Penemuan yang diterbitkan pada 26 Oktober 2026 dalam Diversity and Distributions itu merangkumi ikan selar Jepun dan kerapu bintik hitam yang penting dari segi komersial, selain ikan baronang hitam, spesies yang disyaki menyumbang kepada kerosakan padang rumpai laut. Bagi masyarakat pesisir, perubahan ini membawa kesan melangkaui spesies yang muncul dalam jaring ikan: ia mempengaruhi barangan yang boleh dijual oleh perniagaan, hidangan yang dimasak keluarga dan habitat yang menyokong hasil tangkapan pada masa depan.

Agensi Perikanan Jepun memberikan gambaran latar suhu yang ketara. Kertas putih perikanan FY2024 menyatakan suhu permukaan laut di sekitar pantai Jepun meningkat pada kadar 1.33 darjah Celsius setiap abad sepanjang kira-kira 100 tahun hingga 2024. Tahun itu mencatat purata tahunan suhu permukaan laut pesisir yang tertinggi pernah direkodkan.

Kajian OIST bertajuk Japan-wide eDNA Surveys Bridge Data Gaps and Reveal Novel Out-of-Range Fish Records Across Japan menggunakan DNA persekitaran, atau eDNA, untuk membantu mengisi jurang pengetahuan tentang taburan ikan. Penemuan utamanya ialah bukti bahawa 126 spesies mungkin terdapat di luar had utara yang direkodkan sebelum ini, sekali gus memberikan spesies dan lokasi khusus untuk disiasat dengan lebih lanjut oleh penyelidik dan pengurus perikanan.

Bagaimana air laut mendedahkan ikan yang sukar dilihat

Ikan meninggalkan kesan kecil bahan genetik di dalam air sekelilingnya. Penyelidik boleh mengumpulkan air laut, mengekstrak DNA itu dan membaca bahagian terpilih kod genetiknya. Mereka kemudian membandingkan jujukan tersebut dengan pustaka rujukan untuk mengenal pasti spesies yang dikaitkan dengannya.

Satu perbandingan yang mudah ialah memadankan cap jari dengan pangkalan data. Air laut mengandungi kesan itu, manakala pustaka rujukan menyediakan identiti yang diketahui. Satu sampel boleh mengandungi DNA daripada banyak spesies, membolehkan saintis meninjau komuniti ikan tanpa menangkap atau melihat setiap haiwan.

Primer MiFish, yang dibangunkan di Jepun, membantu melaksanakan proses ini. Primer ialah cebisan DNA pendek yang digunakan untuk menyasarkan rantau genetik tertentu supaya peralatan makmal dapat menyalinnya untuk dianalisis. Jujukan rujukan ialah rekod perbandingan yang digunakan selepas itu untuk menentukan identiti. Kedua-duanya diperlukan bagi pengecaman yang boleh dipercayai.

Penyelidik menyifatkan projek ini sebagai penggunaan eDNA pertama pada skala nasional untuk tujuan tersebut. Kaedah ini melengkapi pendekatan sedia ada, termasuk pemerhatian sukarelawan, tinjauan lapangan, pengumpulan spesimen dan ramalan habitat yang sesuai. Setiap kaedah menyumbang maklumat berbeza, manakala kos, liputan dan ketidakpastian menentukan keadaan yang paling sesuai untuk penggunaannya.

Mengapa Jepun mampu menjalankan tinjauan sebesar ini

Ayşe Haruka Oshima Açıkbaş, penulis pertama kajian itu dan bekas pelajar kedoktoran OIST, menyatakan pelaburan Jepun dalam penyelidikan DNA marin menjadi asas kepada usaha tersebut. Penjujukan meluas haiwan marin tempatan telah memperluas pustaka rujukan yang tersedia untuk mengenal pasti ikan.

Oshima Açıkbaş turut menjelaskan kemudahan dan kerjasama yang membolehkan usaha pengambilan sampel itu dijalankan:

Kami mempunyai akses kepada semua kemudahan penjujukan DNA yang diperlukan di OIST, dan, sama pentingnya, akses kepada rangkaian stesen marin serta kakitangannya di seluruh Jepun yang dapat bekerjasama dengan kami,

Perikanan tempatan, agensi alam sekitar dan saintis membantu menyediakan liputan di sepanjang pesisir. Dengan menggabungkan hampir 1,000 sampel baharu pasukan itu dengan koleksi terdahulu, analisis diperluas kepada 2,672 sampel dari 316 lokasi berbeza.

Oleh itu, projek ini bergantung pada keupayaan makmal serta tenaga kerja di sepanjang pesisir. Mesin penjujukan hanya dapat mengenal pasti bahan genetik selepas seseorang mengumpul, mengendalikan dan menghantar sampel yang sesuai. Stesen marin sedia ada membantu menghubungkan setiap peringkat itu merentasi kawasan geografi yang luas.

Maksud penemuan 126 spesies di utara

Ikan selar Jepun, dikenal pasti sebagai D. maruadsi, dan kerapu bintik hitam, E. fasciatus, antara spesies penting dari segi komersial yang dikesan di luar had utara yang direkodkan sebelum ini. Kehadiran kedua-duanya menghubungkan tinjauan itu secara langsung dengan ikan yang boleh memasuki pasaran dan menyokong perniagaan perikanan.

Ikan baronang hitam, S. fuscescens, pula menimbulkan kebimbangan yang berbeza. Spesies ini disyaki menyumbang kepada kehilangan padang rumpai laut melalui kerosakan akibat pemakanan. Istilah Jepun isoyake merujuk kepada kemerosotan atau kehilangan padang bawah laut ini, yang menyediakan makanan dan habitat bagi hidupan marin lain.

Tinjauan itu mengenal pasti ribuan spesies ikan dalam set data gabungan. Angka 126 merujuk khusus kepada spesies yang dikesan lebih jauh ke utara berbanding rekod terdahulu, bukannya keseluruhan kepelbagaian dalam sampel.

Jarak di luar had terdahulu itu dan sama ada setiap spesies telah membentuk populasi tempatan yang kekal tidak dinyatakan dalam butiran kajian yang diterangkan kepada umum. Maklumat tersebut penting kepada pengurus pesisir yang menentukan lokasi paling sesuai untuk tinjauan berulang atau pemerhatian langsung.

Air yang semakin panas dan perubahan arus menjadi latar

Kertas putih perikanan Jepun menerangkan perubahan lebih luas yang sudah menjejaskan hasil tangkapan: ikan yang lebih menyukai air panas sedang meluaskan habitat dan laluan migrasinya ke utara, manakala semakin sedikit ikan yang menyukai air sejuk, termasuk salmon, bergerak ke selatan ke perairan sekitar Jepun.

Arus lautan turut menentukan lokasi keadaan luar biasa panas berlaku. Kerajaan menyatakan lencongan besar Kuroshio, iaitu selekoh utama dalam laluan arus panas Kuroshio, berterusan sejak 2017. Peralihan ke utara Arus Lanjutan Kuroshio, iaitu sambungan arus itu ke Lautan Pasifik, menyumbang kepada suhu rekod di luar Sanriku mulai musim luruh 2022.

Tarikh utama menunjukkan pertindihan antara pensampelan biologi dengan perubahan tersebut:

• 2017: Tempoh pensampelan bermula dan lencongan besar Kuroshio memasuki fasa berpanjangan.
• Musim luruh 2022: Peralihan ke utara Arus Lanjutan Kuroshio menyumbang kepada suhu rekod di luar Sanriku.
• 2024: Tempoh pensampelan berakhir dan Jepun mencatat purata tahunan suhu permukaan laut pesisir yang tertinggi.
• 26 Oktober 2026: Kajian OIST diterbitkan dalam Diversity and Distributions.

Rekod suhu menerangkan perubahan keadaan fizikal, manakala pengesanan ikan menunjukkan lokasi kesan genetik ditemui. Secara bersama, kedua-duanya membantu penyelidik meneliti perubahan komuniti marin di sepanjang pesisir yang dipengaruhi oleh pemanasan jangka panjang serta pergerakan arus utama.

Mengapa hasil tangkapan yang tidak dikenali mungkin kurang bernilai

Timothy Ravasi, ketua unit Perubahan Iklim Marin OIST dan penulis kanan kajian itu, berkata masyarakat perikanan sudah menghadapi perubahan dalam hasil tangkapan mereka:

Nelayan di seluruh Jepun sudah mendapati jenis ikan yang mereka tangkap berbeza berbanding beberapa dekad lalu.

Ravasi menjelaskan kesannya terhadap mereka yang mungkin tidak biasa membeli, memasak atau memakan spesies yang baru tiba. Pada masa yang sama, kehilangan ikan yang sudah dikenali boleh menyukarkan penyediaan hidangan yang penting dari segi budaya atau sejarah tempatan. Perniagaan perikanan juga mungkin memerlukan peralatan, teknik dan pengetahuan yang berbeza.

Agensi Perikanan mendokumentasikan masalah komersial yang berkaitan. Sesetengah spesies yang baru ditangkap dijual pada harga rendah kerana pengguna tempatan tidak mempunyai tradisi memakannya dan saluran pengedaran yang mantap belum tersedia. Ikan mungkin terdapat di laut, tetapi pembeli, pemproses dan peruncit masih kurang bersedia untuk mengendalikannya.

Kerajaan menerangkan usaha untuk menambah baik pemprosesan dan pengedaran hasil tangkapan ini serta menggalakkan penggunaan tempatan. Cabaran praktikalnya meliputi perjalanan dari bot ke meja makan: menangkap spesies pengganti hanyalah satu langkah untuk memperoleh pendapatan yang boleh diharap daripadanya.

Kehilangan rumpai laut menghubungkan pergerakan ikan dengan perikanan lain

Padang rumpai laut menjadikan kepentingan ekologinya lebih jelas. Agensi Perikanan menyatakan suhu air yang tinggi dan kerosakan akibat pemakanan menyumbang kepada kemerosotan padang tersebut, sekali gus menjejaskan spesies yang bergantung padanya sebagai habitat atau kawasan mencari makanan.

Udang kara berduri Jepun dan abalon antara hidupan marin yang hasil tangkapannya menurun apabila padang itu merosot. Oleh itu, perubahan yang melibatkan ikan pemakan rumpai laut boleh menjejaskan perikanan yang menyasarkan haiwan lain sama sekali.

Pengesanan ikan baronang hitam di luar rekod utara terdahulu memberikan penyelidik spesies untuk dipantau bersama keadaan padang rumpai laut tempatan. Menjejaki ikan dan habitat secara serentak boleh membantu pihak berkuasa pesisir mengenal pasti lokasi tekanan pemakanan dan air yang lebih panas berlaku bersama.

Bagi masyarakat perikanan, kaitannya jelas: perubahan pada satu bahagian dalam siratan makanan marin boleh menjejaskan beberapa jenis hasil tangkapan. Memantau ikan yang dijual sahaja tidak akan merangkumi perubahan habitat yang membantu mengekalkan populasinya.

Keputusan DNA yang boleh dipercayai memerlukan pemeriksaan teliti

Kementerian Alam Sekitar Jepun menerangkan kekuatan dan batasan kaedah ini dalam panduan tinjauan DNA persekitaran, yang memberi tumpuan kepada ikan air tawar dan amfibia serta berdasarkan pengetahuan yang tersedia pada tahun fiskal 2024. Panduan itu turut memetik contoh marin yang menunjukkan bilangan spesies yang dapat dikesan melalui teknik ini.

Satu tinjauan ikan pesisir seluruh negara yang dipetik dalam panduan itu mengesan 1,220 spesies merangkumi 521 genus dan 136 famili. Satu latihan pengesahan di akuarium mengesan 168 spesies ikan marin, mewakili lebih daripada 90 peratus ikan yang ditempatkan di dalam tangki. Kedua-duanya ialah contoh berasingan prestasi kaedah itu, dengan tetapan tinjauan dan jumlah masing-masing.

Panduan itu menggesa senarai spesies diperiksa dengan teliti. Pencemaran semasa pengendalian atau kerja makmal boleh menghasilkan positif palsu, iaitu DNA dikaitkan dengan spesies yang tiada di lokasi tinjauan. Negatif palsu berlaku apabila spesies yang terdapat di lokasi itu tidak dikesan, termasuk apabila DNAnya tidak sepadan dengan baik dengan primer.

Keadaan tempatan juga mempengaruhi hasil. Aliran air, arah arus, kedalaman, suhu, kualiti air dan kepadatan spesies sasaran semuanya boleh menjejaskan pengesanan. Bahan dalam sampel boleh mengganggu PCR, iaitu proses makmal yang digunakan untuk menghasilkan salinan DNA terpilih dalam jumlah mencukupi untuk dianalisis.

Bagi tinjauan luas yang mengenal pasti banyak spesies serentak, panduan itu menyatakan penyelidik tidak dapat mengira biojisim setiap spesies berdasarkan hasilnya. Biojisim bermaksud jumlah jisim organisma hidup. Oleh itu, pengurus perikanan memerlukan ukuran lain untuk menilai jumlah ikan yang ada, selain bukti DNA tentang taburan spesies.

Daripada peta lebih luas kepada keputusan lebih baik

Oshima Açıkbaş dan rakan sekerja berhasrat membangunkan model ramalan yang menerangkan bagaimana dan mengapa DNA muncul di lokasi tertentu. Model sedemikian dapat membantu penyelidik menghubungkan proses pengesanan dengan keadaan marin yang mempengaruhinya.

Pustaka rujukan yang lebih besar dan pensampelan berulang boleh menjadikan perbandingan pada masa depan lebih bermanfaat. Rekod yang semakin bertambah memberi lebih banyak peluang kepada saintis untuk menjejaki perubahan di lokasi yang sama, memeriksa pengesanan luar biasa dan mengenal pasti kawasan yang memerlukan penyiasatan lapangan lebih teliti.

Kementerian Alam Sekitar mengesyorkan supaya eDNA digabungkan dengan tinjauan tangkapan dan pemerhatian konvensional untuk mendapatkan lebih banyak maklumat. Pendekatan itu sesuai dengan keputusan yang perlu dibuat di pesisir Jepun: lokasi untuk memantau ikan yang baru tiba, cara menangani kehilangan rumpai laut dan usaha membantu perniagaan perikanan menyesuaikan diri dengan perubahan hasil tangkapan.

Penyelidikan OIST menyediakan peta asas yang luas. Nilainya bagi dasar terletak pada penggabungan peta itu dengan rekod suhu, tinjauan habitat dan pengalaman masyarakat perikanan, supaya tindak balas mengambil kira perubahan ekologi serta keperluan praktikal mereka yang bekerja di laut.

Perkara Utama

• Penyelidik OIST menemui bukti DNA bagi 126 spesies ikan lebih jauh ke utara berbanding lokasi dalam rekod terdahulu.
• Analisis itu menggabungkan 2,672 sampel yang dikumpulkan di 316 lokasi antara 2017 hingga 2024.
• Ikan selar Jepun, kerapu bintik hitam dan ikan baronang hitam antara spesies yang dikenal pasti di luar had utara terdahulu.
• Jepun mencatat purata tahunan suhu permukaan laut pesisir yang tertinggi pada 2024.
• Hasil tangkapan yang tidak dikenali mungkin dijual pada harga lebih rendah apabila permintaan pengguna dan rangkaian pengedaran tidak tersedia.
• Pemeriksaan makmal yang teliti dan tinjauan konvensional membantu menjadikan pengesanan DNA sebagai maklumat berguna untuk pengurusan perikanan dan habitat.