环球新资讯：新研究：用环境DNA成功测量海洋生物多样性

2023-03-13 14:16:06 来源：科普中国

用“环境DNA”（eDNA）测量海洋生物多样性，可以对海洋生物的变化进行快速评估。环境DNA测序是一种基因测序在环境生物学中的应用，它研究生态系统生物多样性的强大工具，已成为应对气候变化的关键工具。近日，一项在美国洛杉矶和长滩地区的研究表明，环境DNA测序只有在遵循关键实施步骤的情况下才能发挥良好作用。

图：洛杉矶港的海豚，eDNA可以帮助研究人员通过仅在一杯海水中发现的脱落DNA来确定海洋中动物生命的广度（图源：Zachary Gold）

洛杉矶自然历史博物馆(NHM)海洋生物多样性中心以及多个学术机构开展了此项研究。该研究的主要作者扎克·戈尔德（Zack Gold）说：“eDNA利用环境样本(在本研究中是海水)的基因测序来盘点生物多样性。物种之间的基因差异很大，可以用作识别标记。每个生物体都会通过掉落皮肤细胞或其他材料来脱落 DNA，因此我们可以取一杯海水，对其中的 DNA 进行测序，然后用它来进行清点该地区的生物。”

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洛杉矶港和长滩港是世界上最大的港口综合体之一，这使它成为一个有趣的站点，来测试eDNA作为生物多样性评估有效工具的能力。

这项研究在港口综合体的七个地点将 eDNA 采样和传统的船基拖网采样配对。在每个地点，研究人员收集了多个eDNA样本，每个样本大约一升海水，并将eDNA样本与传统的生物多样性评估技术进行比较。eDNA几乎检测到了拖网中发现的所有17种鱼类，同时也检测到了另外55种本地鱼类。而通过常规采样来检测这些额外的物种需要更多的采样次数和非常高的费用。

洛杉矶自然历史博物馆南加州海洋多样性倡议的研究员Dean Pentcheff说：“我们很高兴看到eDNA与‘传统’采样一起得到验证，并且看到eDNA检测出的额外信息。”但是，要获得这些额外的信息，必须拥有该地区所有鱼类的完整基因序列参考，该物种的基因序列才能被解析。

来自港口不同地点的eDNA样本得到了不同的物种清单，这回答了一个重要的问题:eDNA能否测量像港口综合体这么小的区域内的变化，或是能否测量像海水这么大的区域，因为海水是彻底混合的，以至于完全模糊了地区间的差异? 而这项研究表明，在这种海洋环境中，eDNA可以揭示出相距近数百米的地方之间的差异。

基于这个试点项目，研究人员为考虑将eDNA作为生物多样性评估工具的管理者收集了一组建议。这些建议包括仔细选择识别基因，以及关于如何在搜索序列匹配之前从 eDNA 样本中清理序列数据的具体建议。由于构建完整序列参考库可以成功解决物种问题，因此一个关键建议是创建区域参考数据库。

“这些环境样本就像时间胶囊，我们将来可以利用它们，” 洛杉矶自然历史博物馆甲壳类动物收藏管理经理亚当·沃尔(Adam Wall)说。所以，研究人员建议:将eDNA样本和序列数据存档，以供长期使用。随着测序技术的改进，我们可以从样本获取更多的信息。随着基因遗传数据分析技术的改进和遗传参考文库的扩展，我们可以对序列数据进行再次分析，以获得目前研究成果之外的数据结果。

参考文献：https://phys.org/news/2022-11-ocean-cup-environmental-dna-successfully.html

编译：Sara

审核：Daisy

编辑：Pierre

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