海洋生物种群预测有了新方法学术资讯

R/V“海狼”号船员在一次拖网调查中统计鱼的数量，环境DNA可能是改进这些调查的一种高效方法。图片来源：MONMOUTH UNIVERSITY URBAN COAST INSTITUTE

估计海鱼数量是一件很辛苦的差事，不仅要在潮湿、寒冷的环境中完成，而且统计的数目也不精确。调查过程中研究人员通常会在船尾拖一张大网计算和测量渔获量，以此来衡量鱼群的动态数量。

但拖网调查仅能提供鱼类数量的粗略指标，且调查过程中每天的花费达数万美元。因此，许多研究人员希望，对漂浮在海水中的环境DNA（eDNA）片段进行取样，这样或许可以改进调查工作，并将其扩展到船只和拖网无法进入的地方，比如珊瑚礁、风力发电场等敏感地，以及对重型渔网来说危险重重的海底岩石。

近期发表于《国际海洋勘探理事会海洋科学杂志》的一项大型研究增强了人们对eDNA成为检测鱼类丰度可靠指标的信心。但在将这项技术付诸实践之前，还需要进一步的研究。

eDNA来自生物的唾液、角质层、黏液等，或者生物死亡腐烂分解后的细胞。这些DNA片段在水中会保持几天或更长时间，它们可以提示研究人员某个特定物种的存在。由于DNA片段在水中旋转和漂流，所以一个小样本可以揭示哪些鱼类栖息在湖泊、河流或海洋环境中。例如，这项技术可以显示一种濒危物种是否存在于源头河流中，或者一种入侵鱼类是否到达了一个新湖泊。

但是渔业管理者还希望知道一个物种个体的数量，以便设定可持续捕捞限额，而通过eDNA获取这样丰富的资源并非易事。

美国洛克菲勒大学环境科学家Jesse Ausubel帮助组织了这项新研究，在他看来，这是一个非常难解决的问题。因为一定量的DNA难以反映鱼的具体大小和数量，并且由于DNA降解缓慢，留下DNA片段的鱼也有可能早就不见了。

一些研究人员试图通过将DNA样本与拖网调查相关联来解决这些问题。结果好坏参半。去年，法罗海洋研究所化学海洋学家Ian Salter领导的一个研究小组发现，某个地点eDNA和拖网捕鱼之间的匹配率约为80%，它们都表明当地大西洋鳕鱼数量最为丰富。但另一个在波罗的海工作的小组发现，eDNA和拖网捕鱼估计的其他几种鱼类物种丰度结果相似性要少得多。

而最新工作来自洛克菲勒大学、蒙莫斯大学和新泽西州海洋渔业局的合作研究，他们研究分析了一艘在2019年全年进行拖网捕鱼的研究船收集的数十个水样的DNA。

研究小组在其中检测到了99种鱼类DNA，一公升海水中发现的鱼类数量与拖网捕鱼的数量相当，而拖网捕鱼的样本为6600万公升。

总的来说，研究小组发现eDNA记录的物种丰度与拖网渔船估计的物种丰度有70%的匹配度。不过研究小组只能评估物种之间的相对丰度，而不是水中的绝对丰度。

研究人员表示，如果能够解决诸如DNA降解率和物种变异等关键问题，估计eDNA测量物种丰度的标准程序可能在本世纪末或更早出台。但目前仅靠eDNA还无法提供鱼类年龄、大小和性别的信息，而生物学家需要这些信息来预测种群变化。这意味着eDNA不会完全取代拖网调查，至少短期内不会。

来源：中国科学报