@ 2019.02.03 , 21:26

美国科学家呼吁政府采集海水DNA

2018年11月在纽约洛克菲勒大学举行了一场关于海洋环境DNA的会议,会议的组织者说,美国政府机构应该利用每一滴海水中漂浮的DNA来实现对渔业、频危物种和环境的监测。生物学研究证明eDNA(environmental DNA)是研究海洋生物可靠的手段并且可以节约时间,相关论文在上周发布。

该报告呼吁美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和其他调查海洋生物的政府机构将这项技术添加到他们的对海洋的评估标准中。“我们正在探索更有效的途径,以了解海洋动物在哪里及其数量的关键信息,” 会议与会者迈克尔·魏斯(Michael Weise)说。他主管位于弗吉尼亚州阿灵顿的海军研究办公室(Office Of Naval Research)的海洋哺乳动物和生物学项目。“我们已经在研究eDNA的用途,实际操作中存在着困难和挑战,但我认为它们在短期内是可以克服的。”

动物在环境中移动时,会留下大量的遗传物质形成的踪迹,通常以皮肤细胞的形式存在。科学家可以从土壤或水中收集这些游离的DNA片段,并对它们进行分析,找出它们的来源。在海洋中,DNA的踪迹在大约24小时后就会消散,这意味着在分析结果中出现的物种都不会离采样点太远。对于试图在广阔而不透明的海洋中寻找动物的研究人员和资源管理人员来说,这项技术提供了新的方法。

为了采集eDNA的样本,研究人员把海水导入一个非常精细的过滤器, DNA可以从过滤器中提取出来。加州大学圣巴巴拉分校的定量生态学家克里斯托佛·杰德(Christopher·Jerde)解释说. 从水样中收集DNA后,研究人员可以分离出一种物种特有的基因编码片段,称为遗传标记。然后,可以将这些遗传标记与物种基因文库进行比较,找出它们的来源。

这项技术可以补充并最终取代收集整块有机物的检测方法,杰德说,他参与eDNA的研究,但没有参加这次会议。他说:“实际调查海洋需要大量的工作----你需要许多不同的装置来捕捉不同的物种。” “eDNA省下的成本是巨大的,而且由于取水速度快,取水简单,所以在广泛的区域都可以做到这一点。”

会议组织者和论文共同作者洛克菲勒大学的马克·斯托克克尔(Mark · Stoeckle)开发了一种名为GO FISH的eDNA工具,它可以在3天甚至更短的时间内识别海水样本中所含的物种,识别每个物种只需花费15美元,每增加一个物种再加8美元。用他的分析方法,一升水就能发现并辨别附近所有动物的种类。检测水中的游离的DNA也不会伤害所要研究的动物,而许多传统的方法则会伤害或杀死实验对象。

这些技术在7年前首次在海洋中进行了测试,到目前为止已经被研究人员广泛使用,但政府机构对海洋的监测还没有使用该方法。2018年,杰德和同事在《海洋科学前沿》杂志发表了一项研究,他们通过南加州海岸的一勺海水发现了大白鲨。他说,这项技术总有一天可以部署在鲨鱼探测浮标上。

其他研究人员用eDNA来研究鲸鲨、虎鲸或整个生态系统。在局部范围内,斯托克尔利用eDNA探测冬季比目鱼抵达纽约港的情况,作为禁止疏浚季节开始的标志。

eDNA能否真正发挥作用还取决于科学家所参照的物种基因库。斯托克尔说,这个领域还在发展中,特别是无脊椎动物方面。在人类附近水域的研究中,科学家还必须警惕人为污染。斯托克勒说:“如果纽约市的东河出现罗非鱼和大西洋鲑鱼的DNA,这些遗传物质很可能来自人类的废水。”


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