革新海洋生态学的eDNA技术 计数鱼类和其他动物时只要收集一小份水体样本就可以

有了新的eDNA采样技术,科学家要快速研究海洋生物比以前容易多了。 NATURAL HISTORY COLLECTION/ALAMY STOCK PHOTO

有了新的eDNA采样技术,科学家要快速研究海洋生物比以前容易多了。 NATURAL HISTORY COLLECTION/ALAMY STOCK PHOTO

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:STEPHEN LEAHY 编译:蔡雅铃):有了eDNA(environmental DNA,环境DNA),科学家在计数鱼类和其他动物时,只要收集一小份水体样本就行了。

从任一条河、湖或海里取一杯水来,eDNA指纹分析就能知道最近有哪些鱼曾经到此一游。以前在实验室通常要花一个月以上的时间才能知道的结果,现在利用新工具只要三天内就可以确认出特定物种。这种技术可能大大改变科学界目前的局面。

「如果你星期二早上从纽约港取得了海水样本,在星期四结束前你就能知道美洲拟鲽是否回来了。」纽约市洛克斐勒大学人类环境计画(Program for the Human Environment)的主持人杰希.奥苏贝尔(Jesse Ausubel)说。如果美洲拟鲽在的话,纽约港就会禁止疏浚。

这个称为「eDNA钓鱼趣」(Go Fish eDNA)的工具不仅反应快,每份样本鉴识单一物种只要15美元,每增加一种就多加8美元。再过个几年,也许清晨从海滩采来的水样,到差不多早上10点就能让救生员知道,这片海域有没有虎鲨或大白鲨出没。奥苏贝尔说:「它会成为一种DNA试剂。」

洛克斐勒大学在11月29日至30日主办了第一届全国海洋环境DNA会议,科学家在会议里探讨如何使用和改进这种技术。

「即使在距离海岸超过1600公里的地方,在海上使用奈米孔eDNA定序技术,就能让我们在48小时内鉴定出大白鲨曾经出现在船底的水层里。」

这个「eDNA钓鱼趣」工具是由洛克斐勒大学资深副研究员马克.斯多可(Mark Stoeckle)开发,他以儿童游戏「钓鱼趣」(Go Fish)为它命名,在这个游戏里,一号玩家会问其他玩家手里是否握有某种牌,例如:「你有任何骑士牌吗?」

这种不需实际抓到动物,就可以辨认出动物基因足迹的能力,是「具有环境和经济重大意涵的突破。」斯多可说。

追踪鱼的基因足迹

人类每小时大约会损失3万到4万个皮肤细胞,从你家餐桌、层架和房间角落收集到的灰尘,大部分是这些死亡的人类皮肤细胞。鱼类和其他海洋生物的皮肤及其他细胞也会脱落,这些细胞最终会下沉和降解,不过研究显示这些基因足迹在水层里平均会留存24小时。

从水层里采集的水样会先通过极细的过滤器,再从过滤出的「黏糊糊东西」1里提取DNA,奥苏贝尔解释说。 DNA(去氧核糖核酸)从心脏到皮肤、血液到骨骼等每个细胞都能找到,其中包含了决定外观特征的资讯,像是鳍、毛发或皮肤。

每一个样本提取出来的DNA物质,可能包含数千万个DNA片段,幸运的是每个物种拥有独一无二的遗传标记(特定的DNA组合),就好像透过区码02的电话号码,就可以知道这个人住在台北市一样。这些遗传标记会先分离出来,然后与类似电话簿的DNA资料库进行比对,从而辨识出样本里找到的物种是什么。

这是个非常可靠的鉴定工具,而且还提供特定物种丰度的线索,奥苏贝尔说。它也能将大海中的生物多样性揭露出来。研究人员要了解海中有哪些生物时,用传统的网捞法或许可以捕获20种不同的物种,而在相同的水体里eDNA可能找得到100种,他说。

「在2010年完成的海洋生物普查(Census of Marine Life)计画,耗时11年,总花费65亿美元。但如果当初有eDNA这个工具的话,我们就能用更少的钱把事情做得更好,而且快上许多。」奥苏贝尔正是其中一位领导普查计画的人,他说:「eDNA技术改变了海洋科学的一切,现在你只要收集几杯水就够了。」

操作简单,小孩都会

而那正是纽约高中生在2017年的春天和夏天里每周都在做的事。就在康尼岛(Coney Island)的钓鱼码头,他们发现了34种海洋生物洄游至此,其中还包括鲨鱼和魟鱼。

此外,波因顿中学(Boynton Middle School)的学生与康乃尔大学合作,采集水体样本并运用eDNA,以找出他们所处的纽约上州地区有哪些入侵鱼种。

在威斯康辛州,研究人员从苏必略湖定期往返的船只压舱水里,记录到五种入侵的海洋浮游动物,里面还包括源自黑海地区的血红虾(Hemimysis anomala)留下的eDNA。

「eDNA开启了能以便宜、频繁、广泛和可能自动化的方法来监测水中生物的多样性、分布区域以及丰沛程度的新境界,」退休的海军中将保罗.高夫尼(Paul Gaffney)说,他同时也是蒙茅斯大学(Monmouth University)前任校长及城市海岸学会(Urban Coast Institute)海洋政策的会员。 「政府机构一定要知道这点。」




上一篇 下一篇 TAG: 海洋 生态