作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2016/11/24 9:42:30
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科学家用环境DNA研究最大鱼类
新技术可廉价简单的分析海洋动物种群及健康情况

科学家利用环境DNA估算阿拉伯湾的雌鲸鲨数量。图片来源:Steffen Sanvig Bach

本报讯 科学家如今仅仅通过漂浮在海洋中的废弃细胞的脱氧核糖核酸(DNA),已经能够确定地球上最大和最神秘的鱼类——鲸鲨的种群规模以及遗传特征。

这项工作标志着研究人员第一次能够利用所谓的环境DNA(eDNA)评估一种水生物种的遗传特征,并且这种技术能够帮助科学家在没有涉足水中的前提下研究一系列海洋动物的种群及健康情况。

并未参与该项研究的美国西雅图市华盛顿大学海洋生物学家Ryan Kelly表示,这些研究成果是“概念上的进步”。它们“将环境DNA研究的边界再一次向前推进”。

这项研究的源头可以追溯到2007年的一个夏日,当时一名工人在位于卡塔尔沿岸的马士基石油公司埃尔沙辛油田钻井平台上看到了惊人的一幕:一群大约100头鲸鲨在附近的海面上进食。

动物学家之前从未预料到这种鱼类——体积与一辆校车相仿的地球上最大的鱼类——会频繁出现在这一海域,而该油田很快便成为了研究这种濒危物种的热门地区。

然而由于鲸鲨经常远离海岸因此很难被定位。那些游弋于埃尔沙辛油田的鲸鲨距离阿拉伯湾沿岸约80多公里。哥本哈根大学丹麦自然历史博物馆生物学家Eva Egelyng Sigsgaard和她的团队采集了包含有鲸鲨与其他海洋动物自然脱落的皮肤细胞(随同尿液与粪便一同排出)的海水。

研究人员从中分离了这些细胞,进而提取了DNA并进行了测序,然后基于某些基因组的存在,用软件分配了一些鲸鲨DNA。Sigsgaard与研究团队还发现,这些细胞可作为近期鱼类活动的优良指示器。因为紫外线和微生物只需要几天便能够把鲸鲨的环境DNA分解为无法探测的小片段,而他们的样品可能追踪到最近路过的鲸鲨。

研究人员随后利用DNA评估了具有繁殖能力的雌鲸鲨的数量——大约71000头。鲸鲨似乎能够在基因上分为两个种群,而这项评估反映的是印度洋—太平洋种群中的雌鲸鲨的数量。这一数值与根据实际组织样本进行的评估得到的结果大体一致。研究人员日前在《自然生态与进化》杂志网络版上报告了这一发现。

在11月发表于《科学公共图书馆—综合》的另一项相关研究中,科学家指出,采集自格陵兰海域的环境DNA能够揭示通常最有可能被深海拖网捕捞的鱼类的情况,而这一发现有可能革命性地改变海洋物种的研究方式。这是因为与拖网沿着海底采集海洋动物的组织样本相比,使用环境DNA是一个更廉价、更容易的选择。

这项最新研究的成员之一、丹麦自然历史博物馆鱼类馆长Peter Rask Moller表示:“仅通过环境DNA,我们便能够得到一个鱼类区系的相当详细且精确的图景。”

未来,包括Kelly在内的科学家打算使用环境DNA确定较难采样栖息地(例如无法拖网采样的岩石洋底)的海洋生物多样性。“环境DNA是否向我们提供了利用其他方法无法获取的有用信息呢?”Kelly说,“我想答案是肯定的。”

鲸鲨身体庞大,全长可达20米,是世界上最大的鱼类。体表散布淡色斑点与纵横交错的淡色带,有如棋盘。鼻孔位于上唇的两侧,出现于口内。鲸鲨属大洋性鱼类,食用大量浮游生物和小型鱼类,主要分布于各热带和温带海区。鲸鲨性情温和,由于大量捕杀而数量锐减。

(赵熙熙)

《中国科学报》 (2016-11-24 第2版 国际)
 
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