Mānoa生物系夏威夷大學(xué)的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種技術(shù)，通過(guò)分析小海水樣本中的DNA來(lái)測(cè)量珊瑚礁上的活珊瑚數(shù)量。海洋生物學(xué)研究生課程研究生Patrick Nichols和生物學(xué)系副教授Peter Marko的新研究成果發(fā)表于環(huán)境DNA。

水下視覺(jué)調(diào)查廣泛用于珊瑚礁生態(tài)學(xué)，是任何珊瑚礁監(jiān)測(cè)計(jì)劃的重要組成部分。然而，視覺(jué)調(diào)查通常使用SCUBA進(jìn)行，這既費(fèi)時(shí)又具有后勤挑戰(zhàn)性。

作為視覺(jué)調(diào)查的有效補(bǔ)充，環(huán)境DNA(eDNA)，從生物體中脫落或排出到環(huán)境中的DNA的分析已被用于評(píng)估物種多樣性，主要是在水生環(huán)境中。該技術(shù)利用了這樣一個(gè)事實(shí)，即所有生物都不斷地將DNA排放到環(huán)境中，留下可以用分子生物學(xué)工具檢測(cè)和分析的遺傳殘基。

盡管越來(lái)越多地使用eDNA來(lái)記錄物種的存在和缺失，但是豐富的生物體和DNA的數(shù)量之間的可靠聯(lián)系仍然是難以捉摸的。在他們的論文中，Nichols和Marko證明了這種新方法在夏威夷的珊瑚礁上進(jìn)行了測(cè)試?我是一種快速且經(jīng)濟(jì)有效的方法來(lái)測(cè)量活珊瑚“覆蓋”，即活珊瑚占據(jù)的珊瑚礁數(shù)量。由于珊瑚促進(jìn)了珊瑚礁上許多其他物種的存在，珊瑚覆蓋物是科學(xué)家用來(lái)描述珊瑚礁狀況的幾種重要測(cè)量棒之一，這是由于全球氣候變化導(dǎo)致全球珊瑚礁減少的緊迫任務(wù)。

“我仍然感到驚訝的是，在一小撮水管中，有足夠的信息來(lái)追蹤整個(gè)社區(qū)的相對(duì)豐富程度，”尼科爾斯說(shuō)。“增加調(diào)查的廣度和范圍正是使eDNA的未來(lái)如此令人興奮的原因!”

“Metabarcoding”

該項(xiàng)目使用了“metabarcoding”，這是一種利用DNA測(cè)序一步分析水樣中所有DNA的技術(shù)。然后鑒定珊瑚DNA序列并計(jì)數(shù)以確定每個(gè)珊瑚礁中不同類型珊瑚的豐度。退化的珊瑚礁具有非常少的珊瑚eDNA，而具有更多活珊瑚的珊瑚礁具有更強(qiáng)的珊瑚eDNA特征。

作者在他們的論文中解釋說(shuō)，這種新技術(shù)可以用來(lái)追蹤珊瑚礁健康和群落組成隨時(shí)間的變化，以及探測(cè)傳統(tǒng)的基于視覺(jué)的調(diào)查方法可能錯(cuò)過(guò)的稀有物種。

“如果你問(wèn)我10年前是否有可能，我會(huì)說(shuō)，'沒(méi)辦法，'”馬可說(shuō)。“但是，技術(shù)的進(jìn)步和高靈敏度DNA測(cè)序方法的成本下降為各種重要的生態(tài)問(wèn)題打開(kāi)了大門。”

目前，研究人員正在將他們從項(xiàng)目中學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到最難以進(jìn)行視覺(jué)評(píng)估的社區(qū)中最引人注目的eDNA監(jiān)測(cè)應(yīng)用，例如為溫度敏感物種提供氣候變化潛在避難所的深礁。