水中的DNA向南非科学家展示了在哪里可以找到稀有的尖嘴鱼

面对全球生物多样性的持续恶化，跟踪世界野生动物种群对于保护工作至关重要。但是有些物种比其他物种更难研究。例如，一些水生物种因为极其稀有且分布稀疏而难以被发现。

一个特别难以捉摸的例子是河口尖嘴鱼(Syngnathuswatermeyeri)。它是世界上唯一极度濒危的合颚鱼(包括海马、尖嘴鱼和海龙在内的鱼类科)。它只存在于非洲大陆，并且仅在南非东开普省的几个河口是地方性的。

很明显，河口尖嘴鱼受到了威胁。该物种在1994年被列为灭绝，然后在1996年被重新发现。全球估计有100-250只，但已知的不多。

最大的挑战是保持计数。适用于其他物种的种群调查方法(例如网、计数和标记)对难以捉摸的S.watermeyeri根本不那么有效。它们太小了：成年体长在10厘米到15厘米之间，它们是在海草中伪装以避免被发现的专家。

新技术可能会解决这个问题。一种是环境DNA(或eDNA)。这是指源自生物体的遗传物质——皮肤细胞、血液、粪便等——可以从水、土壤、冰或空气等环境样本中提取。由于它在水生环境中会在几天或几周内降解，eDNA可以提供一个区域内生物多样性的最新快照。分析这种材料可以揭示稀有物种的存在，否则这些物种可能会被隐藏起来。

我们最近的研究旨在确定eDNA是否是监测河口尖嘴鱼的好工具。答案是响亮的“是”。它在检测方面比传统的围网方法更成功。

我们认为，eDNA作为一种补充方法或一种调查物种在特定环境中存在的方法具有重要价值。

我们的研究是关于测试eDNA作为一种监测方法，而不是关于更新对尖嘴鱼的估计。但这将有助于确定优先保护区域，以及哪些栖息地特征对支持该物种很重要。

这些知识代表了为河口尖嘴鱼制定长期监测和恢复计划的关键的第一步。既然我们知道它在哪里以及它需要什么栖息地，我们就可以确定重新引入该物种的可能地点，然后使用eDNA来监测这些计划的成功与否。

2019年春天，我们开始寻找尖嘴鱼，并测试使用eDNA作为这种稀有物种的监测工具。我们同时进行了围网调查，以比较两种方法对河口尖嘴鱼检测的敏感性。

我们对南非东开普省的所有河口进行了采样，这些河口在历史上曾记录过该物种：Kariega、Bushmans、Kasouga以及东部和西部Kleinemonde河口。在这五个河口共访问了39个地点。在每个地点，收集水样用于eDNA，并进行围网扫荡。

事实证明，将围网扫过厚厚的海草和海藻床，同时沉入泥泞的河口岸边是一项艰巨的任务，但这种方法是成功的。仅通过这种方法，就在五个地点发现了河口尖嘴鱼——四个在布须曼河口，一个在卡列加河口。

我们无法立即知道水样会揭示什么——它们必须经过处理。样本在收集后不久就被过滤，并被带到西澳大利亚珀斯科廷大学的TrEnD实验室，该实验室专门为此类痕量和环境DNA工作而设立。

为这项研究开发的物种特异性分析用于检测我们样本中的河口尖嘴鱼。经过广泛的实验室工作和数据分析，这种方法被证明是成功的：我们在Kariega和Bushmans河口的30个地点中的20个地点使用eDNA成功检测到S.watermeyeri。

一些种群已经消失

我们的eDNA发现包含了一些关于河口尖嘴鱼的坏消息。该研究证实了其他几项研究表明，S.watermeyeri在Kasouga和东西Kleinemonde河口已经灭绝。这凸显了保护Kariega和Bushmans河口作为极度濒危sygnathid避难所的重要性。

我们还证实了之前调查中提到的一个细节：在有茂密的Zosteracapensis(非洲南部河口特有的海草)床的地方发现尖嘴鱼的可能性要大得多。我们还确定了在Zostera海草中形成大型自由漂浮床的Codium海藻是重要的尖嘴鱼栖息地。

这些发现指出了河口脆弱的生态系统——在河流与大海交汇处发现的沿海水体。它强调了河口如何为植物和生物提供重要的栖息地。不幸的是，河口承受着巨大的压力，尤其是来自污染的压力。

这项研究现在意味着科学家们对河口尖嘴鱼的状况有了更好的了解。这为制定该物种的长期监测计划奠定了基础。它还举例说明了诸如eDNA之类的新技术将如何成为指导世界生物多样性保护的关键。