用“環(huán)境DNA”（eDNA）測量海洋生物多樣性，可以對海洋生物的變化進行快速評估。環(huán)境DNA測序是一種基因測序在環(huán)境生物學中的應用，它研究生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的強大工具，已成為應對氣候變化的關鍵工具。近日，一項在美國洛杉磯和長灘地區(qū)的研究表明，環(huán)境DNA測序只有在遵循關鍵實施步驟的情況下才能發(fā)揮良好作用。

圖：洛杉磯港的海豚，eDNA可以幫助研究人員通過僅在一杯海水中發(fā)現(xiàn)的脫落DNA來確定海洋中動物生命的廣度（圖源：Zachary Gold）

洛杉磯自然歷史博物館(NHM)海洋生物多樣性中心以及多個學術機構開展了此項研究。該研究的主要作者扎克·戈爾德（Zack Gold）說：“eDNA利用環(huán)境樣本(在本研究中是海水)的基因測序來盤點生物多樣性。物種之間的基因差異很大，可以用作識別標記。每個生物體都會通過掉落皮膚細胞或其他材料來脫落 DNA，因此我們可以取一杯海水，對其中的 DNA 進行測序，然后用它來進行清點該地區(qū)的生物?！?/p>

洛杉磯港和長灘港是世界上最大的港口綜合體之一，這使它成為一個有趣的站點，來測試eDNA作為生物多樣性評估有效工具的能力。

這項研究在港口綜合體的七個地點將 eDNA 采樣和傳統(tǒng)的船基拖網(wǎng)采樣配對。在每個地點，研究人員收集了多個eDNA樣本，每個樣本大約一升海水，并將eDNA樣本與傳統(tǒng)的生物多樣性評估技術進行比較。eDNA幾乎檢測到了拖網(wǎng)中發(fā)現(xiàn)的所有17種魚類，同時也檢測到了另外55種本地魚類。而通過常規(guī)采樣來檢測這些額外的物種需要更多的采樣次數(shù)和非常高的費用。

洛杉磯自然歷史博物館南加州海洋多樣性倡議的研究員Dean Pentcheff說：“我們很高興看到eDNA與‘傳統(tǒng)’采樣一起得到驗證，并且看到eDNA檢測出的額外信息?！钡牵@得這些額外的信息，必須擁有該地區(qū)所有魚類的完整基因序列參考，該物種的基因序列才能被解析。

來自港口不同地點的eDNA樣本得到了不同的物種清單，這回答了一個重要的問題:eDNA能否測量像港口綜合體這么小的區(qū)域內(nèi)的變化，或是能否測量像海水這么大的區(qū)域，因為海水是徹底混合的，以至于完全模糊了地區(qū)間的差異? 而這項研究表明，在這種海洋環(huán)境中，eDNA可以揭示出相距近數(shù)百米的地方之間的差異。

基于這個試點項目，研究人員為考慮將eDNA作為生物多樣性評估工具的管理者收集了一組建議。這些建議包括仔細選擇識別基因，以及關于如何在搜索序列匹配之前從 eDNA 樣本中清理序列數(shù)據(jù)的具體建議。由于構建完整序列參考庫可以成功解決物種問題，因此一個關鍵建議是創(chuàng)建區(qū)域參考數(shù)據(jù)庫。

“這些環(huán)境樣本就像時間膠囊，我們將來可以利用它們，” 洛杉磯自然歷史博物館甲殼類動物收藏管理經(jīng)理亞當·沃爾(Adam Wall)說。所以，研究人員建議:將eDNA樣本和序列數(shù)據(jù)存檔，以供長期使用。隨著測序技術的改進，我們可以從樣本獲取更多的信息。隨著基因遺傳數(shù)據(jù)分析技術的改進和遺傳參考文庫的擴展，我們可以對序列數(shù)據(jù)進行再次分析，以獲得目前研究成果之外的數(shù)據(jù)結果。

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

編譯：Sara

審核：Daisy

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