如何知道海洋里有多少鯊魚

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想像一下，如果要研究一種我們沒法看到它的動物，這聽起來是不是很可笑？一般而言，是的。我們對生物學感興趣，是因為喜歡動物，並喜歡研究他們。然而，像法醫調查員在犯罪現場尋找DNA證據，或者醫生在病人血液中檢測病原體一樣，他們發現了生命的存在，卻沒真正有看到他們。

DNA是生命的藍圖。它幾乎存在於地球上的每個有機體中，我們通常從組織或血液樣本中提取它，並研究它。但是，除此以外，DNA在環境中也是無處不在，動物到處遺留他們的DNA：當他們劃傷自己，流口水，撒尿，大便，下蛋，以及當他們死亡的時候。從你的床上，到海洋最深處，環境的每一個角落都充滿了「生物塵埃」，大部分是細胞物質，其中含有遺傳物質DNA。這就是我們所說的「環境DNA」或「eDNA」。

在日益變得快速、準確和廉價的技術支持下，科學家近年來開始對環境中這種微量DNA進行測序。而這種方法甚至已被用來調查廣闊的海洋環境。

許多海洋動物是大型的，稀有的，難以捉摸的和高度機動性的；鯊魚就是一個明顯的例子。在海洋中，他們構成生物的小部分；他們中的大部分很難被捕獲；而且我們人類開始海上活動以來，他們一直與我們發生「衝突」；除了少數例外，他們總是避開我們；由於人類的活動，他們已經面臨滅絕的威脅。

這就是為什麼我們希望通過抽樣幾瓶海水（以及其中的DNA片段），就能夠快速判斷鯊魚的存在，並繪製他們的情況，而不需要進行野外捕撈。研究人員很高興地發現，這確實是可能的，並且在不同的地理區域可以檢測到不同的物種。但受人類影響較大的地區只能檢測到鯊魚是否存在。

但是，要真正衡量這種eDNA方法對鯊魚監測效率，只有在與已建立的、經過驗證的方法（如潛水，或者使用水下攝像機進行種群普查）相比較時，才能揭示出來。

來自於新喀里多尼亞，法國，澳大利亞和美國的南太平洋群島的科學家最近進行一次大規模實驗，結果令人非常興奮：幾個星期內收集到22個水樣，在其中檢測到的鯊魚數量，比花費兩年、通過數百次水下相機觀測的數量，或者在數十年內進行數千次潛水活動觀察到的數量，都還要多。通過環境DNA檢測到的近一半鯊魚，根本無法使用傳統方法發現。eDNA可以在大約90％的樣本中檢測到鯊魚的存在，但水下攝像頭只能發現其中的50％，而潛水員只能發現15％左右。

有趣的是，eDNA在原始和受影響的地區的表現都優於其他傳統方法。即使在繁忙，嘈雜和個體數量稀少的地區，也發現了鯊魚的存在；他們曾經被認為在這些區域「滅絕」了。這表明一些「不為人知的多樣性」可能存在，其形式為殘餘個體，或者規模極小的群。同樣，eDNA可以揭示正在擴大其範圍的新外來物種。所有這些都是好消息。

鑒於eDNA採樣的速度和效率，科學家可以藉此在更短的時間內對大部分海域進行調查，收集大範圍區域和棲息地的情況，建立各種環境、各時間的多樣性模式。因此，研究人員可以快速建立物種多樣性地圖，並利用他們來創建預測模型，並確定影響多樣性的因素。此外，eDNA檢測也適用於其他物種。對於那些制定棲息地保護計劃的人來說，這一切都將非常有幫助。

環境DNA科學仍在迅速發展。科學家需要藉助現有物種的DNA信息創建一個資料庫，用於匹配從環境中檢索到未知序列。迄今為止，eDNA研究檢測到大量無法參考數據相匹配的序列。其中很大一部分可能屬於尚未被科學家描述的物種。

目前，可用的「DNA標準序列」將不得不設定得更長，因為使用短序列可能無法區分密切相關的物種：例如，黑鰭鯊與灰礁鯊共享一些相同的序列。儘管如此，現有的跡象表明，這種方法可以讓我們更進一步了解，和更好地管理地球上最大的生態系統。

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