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一条河里有多少DNA?


 

引言:

无需用肉眼计算生物种类,部分生态学家通过取样测试它们散落的DNA迅速得到了整个生态系统的登记册。


 

一条河里有多少DNA?

澜沧江滚滚流入南中国海,孕育着无数生命。但是在这里发现的独有物种却受到沿河修建水电站大坝计划的威胁。一项新的环境监测技术通过从河水中提取DNA来迅速清点上游的全部物种,这也许能够帮助减轻危害。这些信息能够影响计划中大坝的选址。

传统的调查方法需要数年时间,以确定大坝选址避开了生态热点地区,而开发者们却不愿意浪费这么多时间。“在这么大的区域里根本不可能用传统方法进行取样。”中国科学院昆明动物研究所的Douglas Yu说。

Yu希望通过采集环境中的DNA片段并进行测序,以识别物种并加快调查速度。他想要和中国生态学家一起在澜沧江进行“环境DNA调查”,绘制一幅珍稀与濒危物种的分布地图。

最近的研究指出,生活在河里的生物,其遗传物质会通过脱落的细胞被释放入河水中,即所谓的“环境DNA”。而每条河流都像是一条DNA的传送带,Yu的想法即来源于此。这种识别物种的方法与微生物学家通过DNA测序识别样品里的细菌几乎一样。它能够为野生动物调查带来革命性的变化,使生物学家快速检测一个生态系统中的大量物种成为可能。

这项技术在识别水生物种方面成效显著。去年,一个欧洲生态学家团队从法国和荷兰的小溪与池塘里提取水样并测试DNA,并与他们采用大量传统调查得到的结果做交叉对照。他们用肉眼寻找鱼类,并用网捕捉蛙类和蝾螈。当他们比较这些结果时,发现在他们所调查的89%的地点中,环境DNA都显示出同样甚至更多种类的鱼。

“通过我们现在采用的技术,我们能鉴定所有种类的鱼,包括那些十分稀有的品种。”进行这项测试的法国格勒诺布尔市约瑟夫傅里叶大学的Pierre Taberlet说。

“世界上遍布着DNA。收集它们并对其进行测序,你会对生命有更好的认识。”

环境DNA调查对于两栖动物的研究也有很好的效果。在每个调查地点,这队科学家都通过环境DNA检测,发现了和用传统调查方法数量一样甚至更多两栖物种,因为许多善于隐藏的物种很难通过肉眼发现。

这项技术还不仅适用于水中的居民们。从河水中提取的环境DNA还能描绘出陆生生物的情况。由纽约州伊萨卡的康奈尔大学Kristy Deiner领导的小组,对从瑞士格拉特河流域八个地点采集的环境DNA样本进行了测序。他们从中发现了多达296科的生物,从水生蠕虫、甲壳类到生活在格拉特河周围陆地上的植物与真菌。

Taberlet并不确定河流环境DNA采集技术对于调查流域内所有的陆上生物是否已足够好。“你将面临丢失许多物种的风险。”他说。此外,Deiner的队伍只在科的层面上鉴定了生物,而没到达种的层面。“一个只鉴定到科这一层面的生物多样性研究能用来做什么呢?我认为它还需要做一些改进。”他说。

英国班戈大学的Si Creer说,河流的规模使它们有成为环境监测体系的潜力。“当你试图查明我们在陆地上的行为会如何反映在河流生物多样性上时,你几乎可以把河流当作生态脉搏以研究。”他说。

他还指出,环境DNA调查克服了需要分类学家参与鉴定生态系统内一切物种的问题,因为没有人的知识会是完备的。“即使一队分类学家也只能在他们知识范围以内研究一个群落的多样性。”他说。

Yu说,环境DNA调查使野生动物监测变得更便宜、更快且对于没什么资源的人更易进行。“这个世界上到处散布着DNA,”他说,“你只需用正确的方法收集并对其进行测序,就能对生命有更深入的认识。”

文  蝌蚪武侠捏

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