无需撒网捞鱼从海里收集环境DNA便可得知鲸鲨种群秘密

发布时间:2021-11-29编辑:admin

  通过从海水当中搜集的DNA,科学家得以估算位于阿拉伯湾部分地区处于繁殖期的雌性鲸鲨数量

  仅使用漂浮在海中的脱落细胞的DNA,科学家已经能够确定这一世界上最大的物种之一、同时也是最神秘的海洋动物——鲸鲨的种群规模和遗传特性。这项工作标志着科研人员首次能够通过所谓的环境DNA(eDNA)来估算水生物种的基因遗传特性,借助这项技术,科学家可以不用亲临大海,就能对大量水生动物的种群数量以及健康状况展开研究。

  西雅图华盛顿大学(UW)的海洋生物学家海洋生物学家Ryan Kelly表示, “这属于‘概念性的进步’”。 Ryan Kelly 并未参与此次研究,但他认为,这一成功“将环境DNA的研究的潜力推上了一个新的高度”。

  研究始于2007年的一个夏天,在位于卡塔尔海岸埃尔沙辛(Al Shaheen)的马士基油田(Maersk Oil),一位工人看到了令他惊奇不已的一幕:一大群——约100只鲸鲨正在海面捕食。此前科学家从未料到,这种体积跟一辆校车有一拼的庞然巨物,居然是这片水域的常客。随后,该油田区域便成了开展鲸鲨行为研究的热点地区。

  通常情况下,鲸鲨的活动区域在远离陆地的海域,因此它们很难被追踪到。这一群活跃于埃尔沙辛油田附近的鲸鲨,距离阿拉伯湾海岸逾80公里。来自哥本哈根大学的丹麦国家自然历史博物馆的生物学家Eva Egelyng Sigsgaard 和她的团队收集了含有表皮细胞(当然还掺有尿液和粪便)的海水,这些都是鲸鲨等海洋生物日常脱落(排泄)的。随后研究人员分离出细胞,对其进行DNA提取以及测序,随后根据特定的基因组,通过软件将属于鲸鲨的DNA进行标示。由于紫外线和微生物仅需几天就会破坏鲸鲨的环境DNA,将其分解成不可检测的小块,所以样本显示的只能是近期在此地活动的鲸鲨,因此这些细胞是近期鱼类活动的良好指标。

  随后,研究人员用环境DNA样本来推算育龄雌性鲸鲨的数量——约有71000头。团队于《自然生态与演化》上发表文章称,该数据与来自实际组织样本的估算大体一致。从遗传角度看,鲸鲨分为两个群体,最新的研究揭示,出没在埃尔沙辛油田海域的鲸鲨和印度洋-太平洋种群更为接近,而不是大西洋种群。

  本月发表在PLOS ONE杂志上的一份相关研究中,科学家展示了从格林兰岛附近海域收集的环境DNA数据,数据统计了哪些鱼更容易被深水拖网捕捞。该研究很可能颠覆此前的海洋物种研究方式。使用环境DNA进行研究,不仅更为经济,且操作上要比拽着深水拖网满海底捞组织样本更可行。团队成员,同时也是丹麦自然历史博物馆鱼馆策展人Peter Rask M?ller介绍说,“仅通过环境DNA我们就能够掌握相当详细和精确的鱼类种群的信息”。

  在未来,像Kelly这样的科学家的愿景是,对于难以采样的栖息地,可以使用环境DNA来确定其海洋生物多样性,例如无法拖网的怪石嶙峋的海底。“环境DNA能否提供我们无法涉足地区的生物群落的有效信息呢?我想答案是肯定的。”

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