“环境DNA”咋这么神,到底是什么技术?

2020年05月 22日 13:20 | 来源: 扬州晚报-扬州网 | 扬州网官方微博

杜雪地在试验

水抽滤设备

提取环境DNA用的冷冻离心机

扩增江豚线粒体基因片段的DNA扩增仪

核心提示

昨日,本报刊发了《扬州首测“江豚环境DNA”》报道,“江豚环境DNA”引起广泛关注。

“环境DNA”到底是一项什么技术?它对生物多样性保护有怎样的重要性?本报昨请扬大江豚保护专家揭秘。

热议

“环境DNA”到底是什么技术?

“‘江豚环境DNA’网上火了,这是什么技术?”昨天上午,镇江居民陈先生来电称,长江扬州段首启“江豚环境DNA”检测,他们在中共江苏省委新闻网、江苏网等多个网站上都看到了,同事对这一技术都比较好奇。

陈先生称,镇江有江豚保护区,沿江城市的居民对江豚非常关注,往年他们听到最多的是观测、科考,这是头一次听说“江豚环境DNA”,很有神秘感。

“江豚环境DNA”火了,它到底是一个什么技术?中国科学院海洋研究所博士毕业、今年36岁的杜雪地,正是这次“江豚环境DNA”检测的负责人。2015年起就职于扬州大学动科学院,他称,这一技术也就是最近几年才开始被广泛重视起来。

杜雪地说,早在1990年前后,国际上就有研究者提取过湖底沉积微生物的DNA,2000年左右出现“环境DNA”概念,直到2003年,“环境DNA”首次用于检测样品中是否存在大生物(指肉眼可见的生物)。

到2010年前后,逐渐有研究者将“环境DNA”技术引入到水生生物监测中,杜雪地表示,国内也就是最近几年才逐渐应用。

揭秘

它就如你家的“门牌号”

疫情期间,扬州大学校区不让陌生人进入,在扬大附近一餐饮店内,杜雪地向记者揭开了“江豚环境DNA”的神秘面纱。

杜雪地说,DNA作为遗传信息存在于生物的每一个细胞中,只要一种生物在水中呆过,它也会如人的皮屑脱落、排泄物等一样,在水中“留痕”。

“海洋中取点水,它可能包括上千万个DNA片段。”杜雪地表示,只要通过一个细致的过滤器,从水体样本中提取出物种DNA并和已掌握的生物基因库对比,就能知道这片水域中有还是没有某种生物。

为了让记者能够更形象理解这一技术,杜雪地说,每一个物种能携带的DNA片段都是独一无二的,这就如居民家的“门牌号”,知道了“门牌号”,还能不知来自谁家?同样的道理,获取了DNA片段也就能知道来自哪一物种。

“对江豚的检测就是这样。”杜雪地表示,如果江豚在那片水域常活动,自然会被检测到独一无二的DNA片段,水中有或无就能确定下来。

优势

准确高效不损伤目标物种

在实际检测中,这一技术又怎么测江豚种群的相对数量?杜雪地表示,一头和两头在一片水域留下的环境DNA量是不一样的,如有可参照标准曲线,就能分析出相对准确的种群数量。

“如果不用这一技术,想了解海洋或是长江的生物多样性,要靠捕捞等手段。”这样做既不高效也容易损伤目标物种,捕获的物种数量也可能只是一小部分。

利用环境DNA检测,也就只需要从海洋中或长江湖泊中取一杯水,通过这一杯水,就能检测确定水中有几十、上百种生物,既伤害不到生物,又非常高效和准确。

杜雪地说,以鱼的种类调查为例,利用环境DNA检测,就可以“舀一杯水,知一群鱼”,更可以通过物种特异的DNA片段密度等数据,分析出某种鱼的有无、相对数量多少以及迁徙规律。

“对一些濒危的水生物来说,那就更直观明确。”杜雪地表示,以已经灭绝的白鲟为例,如果在不确定其灭绝又找不到它的情况下,通过对其经常活动水域持续性的检测,就能分析出是否还有白鲟在附近水域活动。

展望

可设监测点防范外种入侵

“它可以令研究人员缩小考察范围,更有效利用考察的资源。”杜雪地说,尤其是对一些低密度的濒危水生生物来说,通过该技术长期监测其分布,很有必要。

这一研究技术,不仅是针对水生生物,同样可用于调查空气、土壤等环境的生物多样性分布,对于河湖密布的扬州来说,杜雪地觉得,可以通过这一技术,构筑入侵生物监测网。

“外来物种入侵,单单去靠肉眼观测和被偶遇到,不利于及早预防。”杜雪地称,就如美国一些河道鲤鱼泛滥一样,利用这一技术就可快速知道鲤鱼泛滥程度,及早预警和防治。

杜雪地表示,外来入侵物种的防范,有利于地区生物多样性的保护,比如一些外来入侵植物,因其生物量大,排他性强,容易侵占其他植物的生长空间,形成单种群,从而破坏植物多样性。

“可以对长江、大运河、高邮湖等水域设监测点,定期检测分析。”杜雪地表示,作为江苏首个以“江豚保护”命名的实验室,对江豚在扬州段栖息生态的研究才刚刚起步,希望能有更多的机会参与到长江沿线的调查研究中,为长江大保护贡献一份力量。 记者 孟俭(本文图片由当事人提供)


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