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？近日，上海海洋大學(xué)李晨虹團(tuán)隊在國際期刊《分子生態(tài)資源》發(fā)表研究成果，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，魚游過也會在水中留下DNA痕跡?！崩畛亢缃忉?，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。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)則凸顯出其獨特優(yōu)勢。

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”。李晨虹帶領(lǐng)團(tuán)隊另辟蹊徑。“換個角度思考，我們可以從基因序列差異的角度來探討eDNA與物種數(shù)量之間的關(guān)系。”李晨虹進(jìn)一步說明，假設(shè)環(huán)境中僅存在一個個體，無論其釋放的DNA濃度高低，其DNA序列都是固定的。當(dāng)存在兩個個體時，它們的DNA序列會出現(xiàn)一定程度的差異；若存在三個個體，序列差異則會進(jìn)一步增大。值得注意的是，序列差異與個體數(shù)量之間的相關(guān)性并不會受到eDNA濃度變化的影響，這一特性為基于eDNA分離位點數(shù)目估算物種豐度提供了理論基礎(chǔ)，也為eDNA定量研究開辟了新的思路和方向，有望克服傳統(tǒng)定量方法的局限性，提高eDNA定量分析的準(zhǔn)確性和可靠性。

經(jīng)過對比篩選，團(tuán)隊選用具有較高的遺傳多樣性，且易于飼養(yǎng)的矛尾刺蝦虎魚開展進(jìn)一步實驗。實驗設(shè)計了魚體重、數(shù)量及是否投喂等三種變量。矛尾刺蝦虎魚被飼養(yǎng)三天后，從養(yǎng)殖水體中提取eDNA，并對11個線粒體基因進(jìn)行富集和高通量測序。隨后，從包含不同個體數(shù)量的eDNA測序數(shù)據(jù)中提取分離位點數(shù)量，并同步統(tǒng)計DNA拷貝數(shù)。結(jié)果顯示，相較于DNA拷貝數(shù)，分離位點數(shù)量與樣本個體數(shù)之間的正相關(guān)性更強(qiáng)。這就證實，“差異點數(shù)”與魚的數(shù)量匹配度顯著高于傳統(tǒng)DNA濃度法，且不受魚是否進(jìn)食、體形胖瘦的影響。

“和當(dāng)前主流的eDNA拷貝數(shù)法相比，我們團(tuán)隊開發(fā)的基于分離位點數(shù)的eDNA定量方法不受物種體形、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。

據(jù)悉，這一研究為eDNA技術(shù)的定量分析提供了新思路，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。（記者顏維琦）