從判斷“有沒有魚”到說清楚“有多少魚” 上海科學(xué)家讓生態(tài)監(jiān)測更“聰明”

想知道一片水域里有多少魚，不用撒網(wǎng)捕撈，只需取一瓢水就能算出？記者19日從上海海洋大學(xué)獲悉，該校環(huán)境DNA技術(shù)與水生態(tài)健康評估工程中心李晨虹團(tuán)隊在國際知名期刊《分子生態(tài)資源》(Molecular Ecology and Resources)上發(fā)表了題為“Estimation of Species Abundance Based on the Number of Segregating Sites Using Environmental DNA(eDNA)”的封面文章，為環(huán)境DNA(eDNA)定量技術(shù)的應(yīng)用提供了新思路，未來或可讓生態(tài)監(jiān)測像“查指紋”一樣高效。

“凡是生物存在過的地方就會留下它們的痕跡，同樣的，魚游過也會在水中留下DNA‘痕跡’。”李晨虹表示，eDNA是指生物體釋放至體外環(huán)境(包括水體、土壤、空氣等)中的DNA片段。其來源廣泛，一方面源于生物皮膚、鱗片受損導(dǎo)致的細(xì)胞脫落，另一方面則來自生物在呼吸、排泄、繁殖等正常生理活動中釋放的DNA。

借助eDNA進(jìn)行生物監(jiān)測，是一種高效、靈敏且對生物無損傷的技術(shù)手段，在生物多樣性評估、瀕危物種保護(hù)以及入侵生物監(jiān)測等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。特別是在實施長江“十年禁漁”等大規(guī)模生態(tài)保護(hù)舉措的背景下，傳統(tǒng)漁業(yè)調(diào)查方法受到一定限制，而環(huán)境友好型的eDNA技術(shù)則凸顯出其獨特的優(yōu)勢和重要性，為生物資源與生態(tài)環(huán)境研究提供了有力支持。

科研人員在開展魚體重量、數(shù)量及是否投喂對eDNA影響的實驗。

上海海洋大學(xué)供圖

長久以來，eDNA技術(shù)一直有個“痛點”：它能判斷“有沒有魚”，卻很難說清楚“有多少魚”。直接依據(jù)eDNA濃度來估算環(huán)境中物種數(shù)量或生物量，其效果往往不盡如人意，難以獲得準(zhǔn)確可靠的定量結(jié)果。

為了解決eDNA技術(shù)發(fā)展“痛點”，李晨虹帶領(lǐng)團(tuán)隊決定另辟蹊徑：先用計算機(jī)模擬不同魚群規(guī)模，發(fā)現(xiàn)“差異點數(shù)量”與魚的數(shù)量高度相關(guān)。經(jīng)過對比篩選，李晨虹決定選用具有較高的遺傳多樣性，并且易于飼養(yǎng)的矛尾刺蝦虎魚開展進(jìn)一步實驗。

“我們團(tuán)隊開發(fā)的基于分離位點數(shù)的eDNA定量方法，優(yōu)于當(dāng)前主流的eDNA拷貝數(shù)法。相比之下，該方法的優(yōu)勢在于不受物種體型、攝食行為等環(huán)境變量的干擾，能夠更加穩(wěn)定、精準(zhǔn)地評估目標(biāo)物種的數(shù)量。”李晨虹說，無論魚在吃飯、休息，都不影響差異點數(shù)量，這就可以讓生態(tài)監(jiān)測更高效。

據(jù)悉，研究的發(fā)現(xiàn)為eDNA技術(shù)的定量分析提供了一種新的思路，有望提升eDNA在物種監(jiān)測、生態(tài)評估及生物多樣性研究中的應(yīng)用精度。未來研究可進(jìn)一步拓展至更廣泛的生境和目標(biāo)物種，以驗證該方法的適用性，并優(yōu)化其在實際生態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用策略。(完)

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