美國科學家呼籲政府採集海水DNA

2018年11月在紐約洛克菲勒大學舉行了一場關於海洋環境DNA的會議，會議的組織者說，美國政府機構應該利用每一滴海水中漂浮的DNA來實現對漁業、頻危物種和環境的監測。生物學研究證明eDNA(environmental DNA)是研究海洋生物可靠的手段並且可以節約時間，相關論文在上周發布。

該報告呼籲美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)和其他調查海洋生物的政府機構將這項技術添加到他們的對海洋的評估標準中。「我們正在探索更有效的途徑，以了解海洋動物在哪裡及其數量的關鍵信息，」 會議與會者邁克爾·魏斯(Michael Weise)說。他主管位於弗吉尼亞州阿靈頓的海軍研究辦公室(Office Of Naval Research)的海洋哺乳動物和生物學項目。「我們已經在研究eDNA的用途，實際操作中存在著困難和挑戰，但我認為它們在短期內是可以克服的。」

動物在環境中移動時，會留下大量的遺傳物質形成的蹤跡，通常以皮膚細胞的形式存在。科學家可以從土壤或水中收集這些遊離的DNA片段，並對它們進行分析，找出它們的來源。在海洋中，DNA的蹤跡在大約24小時後就會消散，這意味著在分析結果中出現的物種都不會離採樣點太遠。對於試圖在廣闊而不透明的海洋中尋找動物的研究人員和資源管理人員來說，這項技術提供了新的方法。

為了採集eDNA的樣本，研究人員把海水導入一個非常精細的過濾器, DNA可以從過濾器中提取出來。加州大學聖巴巴拉分校的定量生態學家克里斯托佛·傑德(Christopher·Jerde)解釋說. 從水樣中收集DNA後，研究人員可以分離出一種物種特有的基因編碼片段，稱為遺傳標記。然後，可以將這些遺傳標記與物種基因文庫進行比較，找出它們的來源。

這項技術可以補充並最終取代收集整塊有機物的檢測方法，傑德說，他參與eDNA的研究，但沒有參加這次會議。他說：「實際調查海洋需要大量的工作----你需要許多不同的裝置來捕捉不同的物種。」 「eDNA省下的成本是巨大的，而且由於取水速度快，取水簡單，所以在廣泛的區域都可以做到這一點。」

會議組織者和論文共同作者洛克菲勒大學的馬克·斯托克克爾(Mark · Stoeckle)開發了一種名為GO FISH的eDNA工具，它可以在3天甚至更短的時間內識別海水樣本中所含的物種，識別每個物種只需花費15美元，每增加一個物種再加8美元。用他的分析方法，一升水就能發現並辨別附近所有動物的種類。檢測水中的遊離的DNA也不會傷害所要研究的動物，而許多傳統的方法則會傷害或殺死實驗對象。

這些技術在7年前首次在海洋中進行了測試，到目前為止已經被研究人員廣泛使用，但政府機構對海洋的監測還沒有使用該方法。2018年，傑德和同事在《海洋科學前沿》雜誌發表了一項研究，他們通過南加州海岸的一勺海水發現了大白鯊。他說，這項技術總有一天可以部署在鯊魚探測浮標上。

其他研究人員用eDNA來研究鯨鯊、虎鯨或整個生態系統。在局部範圍內，斯托克爾利用eDNA探測冬季比目魚抵達紐約港的情況，作為禁止疏浚季節開始的標誌。

eDNA能否真正發揮作用還取決於科學家所參照的物種基因庫。斯托克爾說，這個領域還在發展中，特別是無脊椎動物方面。在人類附近水域的研究中，科學家還必須警惕人為污染。斯托克勒說：「如果紐約市的東河出現羅非魚和大西洋鮭魚的DNA，這些遺傳物質很可能來自人類的廢水。」

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