环境DNA成功捕捉到海洋生物多样性

用"环境DNA"测量海洋生物多样性--基因测序在环境生物学中的应用--应允许快速评估海洋生物的变化。这使得环境DNA(eDNA)成为管理我们应对气候变化的重要工具。但是，根据发表在《PeerJ》杂志上的一项关于洛杉矶和长滩地区的新研究，eDNA只有在遵循关键的实施步骤的情况下才能很好地发挥作用。

"我们需要知道什么才能在沿海海洋中使用eDNA，以及我们能否让它在重要的城市环境中很好地发挥作用?这些都是促使我们发起这项研究的问题，"洛杉矶县自然历史博物馆(NHM)海洋生物多样性中心的馆长兼主任ReginaWetzer说。

回答这些问题涉及到一个自然历史博物馆、多个学术机构、环境顾问和政府机构的贡献--凸显了使用eDNA所涉及的挑战，但也凸显了对其使用的广泛兴趣。

eDNA使用来自环境(在这种情况下，海水)的样本的基因测序来清点生物多样性。"有一些基因在物种之间有足够的差异，它们可以被用作识别标记。该研究的主要作者ZackGold说："每个生物体都会通过掉落皮肤细胞或其他材料来脱落DNA，所以我们可以取一杯海水，对其中的DNA进行测序，并利用它来清点该地区的生物体。

相邻的洛杉矶港和长滩港形成了世界上最大的港口群之一，是一个具有强烈环境利益的场所。这使得它成为测试eDNA作为生物多样性评估的有效工具能力的有趣地点。

这项研究在港口综合体的七个地点对eDNA采样和传统的船载拖网采样进行配对。在每个地点，研究人员收集了多个eDNA样本，每个约一升海水，就在拖网拖过同一区域之前。这允许在eDNA和传统的生物多样性评估技术之间进行比较：eDNA检测到拖网中发现的几乎所有17种鱼类，但也检测到额外的55种本地鱼类。通过传统取样检测这些额外的物种需要更多的取样次数和非常高的费用。

"我们很高兴看到eDNA与'常规'采样一起得到验证，但我们真的很高兴看到eDNA带来的额外信息，"NHM的南加州海洋多样性倡议(DISCO)的研究员和项目经理DeanPentcheff说。但要获得这些额外的信息，取决于是否拥有该地区所有鱼类的完整遗传参考库--只有在有该物种的参考序列的情况下，eDNA样本中的遗传序列才能被解析为该物种。在这项研究中，只有在研究人员将最后几条鱼的参考序列添加到序列库中后，eDNA样本中的所有鱼类才会被解决。

来自港口不同位置的eDNA样本在统计学上产生了不同的物种清单。这回答了一个重要的问题。eDNA可以测量像港口综合体这样小的区域内的变异性吗?还是海水混合得如此彻底，以至于局部差异完全被模糊了?这项研究表明，在这种海洋环境中，eDNA可以暴露出相距几百米的地方之间的差异。

基于这个试点项目，作者为考虑将eDNA作为生物多样性评估工具的管理人员收集了一套建议。这些建议包括仔细选择识别基因，以及在搜索序列匹配前如何清理eDNA样本的序列数据的具体建议。由于建立全序列参考库所带来的成功的物种解析，一个关键的建议是建立区域参考数据库。

"这些环境样本就像时间胶囊，我们在未来能够利用它们，"NHM的甲壳类动物收藏经理亚当-沃尔说。这种情绪促使该小组提出了另一项建议。归档电子DNA样本和序列数据，以便长期使用。随着测序技术的提高，样本可以提供更多的信息。随着遗传数据分析技术的提高和遗传参考库的扩大，可以再次分析序列数据，以获得本研究中公布的鱼类清单之外的更多结果。