网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

只取一瓢水就算出水里多少鱼,eDNA定量技术“比对指纹”,登国际学刊封面

0
分享至

想知道一片水域里有多少鱼,用不着撒网捕捞,只需取一瓢水就能算出?日前,我国学者在国际知名期刊《分子生态资源》(Molecular Ecology and Resources)上发表封面文章,为环境DNA(eDNA) 定量技术应用提供了新思路,未来或可让生态监测就像“查指纹”一样高效。

相关论文网页

“雁过留声”,鱼儿游过也会留下DNA“指纹”

“我们常说‘雁过留声、风过留痕’,警察破案需要‘循着蛛丝马迹’,而凡是生物存在过的地方就会留下它们的痕迹。同样,鱼儿游过也会在水中留下DNA‘痕迹’。”作为这项课题负责人,上海海洋大学环境DNA技术与水生态健康评估工程中心李晨虹教授解释,eDNA就是指生物体释放至体外环境(包括水体、土壤、空气等)中的 DNA 片段。其来源广泛,一方面源于生物皮肤、鳞片受损导致的细胞脱落,另一方面则来自生物在呼吸、排泄、繁殖等正常生理活动中释放的 DNA。

借助eDNA进行生物监测,是一种高效、灵敏且对生物无损伤的技术手段,在生物多样性评估、濒危物种保护以及入侵生物监测等领域展现出巨大的应用潜力。特别是在实施长江“十年禁渔”等大规模生态保护举措的背景下,传统渔业调查方法受到一定限制,而环境友好型的eDNA技术则凸显其独特的优势和重要性。

李晨虹(右)带领学生在崇明岛水库采样

换新思路,数“基因差异点”代替测浓度

不过,eDNA技术一直有个“痛点”:它能判断“有没有鱼”,却很难说清楚“有多少鱼”。传统方法通过测量DNA浓度来推算种群大小和物种生物量,但诸多因素会影响eDNA 浓度。

“从生物自身的生理活动看,生物的活跃程度、疾病损伤、摄食和繁殖等生理活动会直接影响eDNA 产生的速率;而从环境因素方面考虑,温度、水化学性质、水文条件等因素又会对eDNA 的扩散和降解过程产生影响。”李晨虹解释称,这些因素的综合作用导致eDNA 浓度与环境中生物量之间的相关性较弱,因此直接依据eDNA 浓度来估算环境中物种数量或生物量,其效果往往不尽如人意,难以获得准确可靠的定量结果。

环境DNA技术与水生态健康评估工程中心

为此,李晨虹带领团队另辟蹊径。“换个角度思考,我们可以从基因序列差异的角度来探讨eDNA 与物种数量之间的关系。”李晨虹进一步说明,假设环境中仅存在1个个体,无论其释放的 DNA 浓度高低,其 DNA 序列都是固定的。当存在2个个体时,它们的 DNA 序列会出现一定程度的差异;若存在3个个体,序列差异则会进一步增大。“这就好比一家人的指纹各不相同,若在某地检测到10种不同指纹,就能推测至少有10个人来过。”

值得注意的是,序列差异与个体数量之间的相关性,并不会受到eDNA 浓度变化的影响,这一特性为基于eDNA 分离位点数目估算物种丰度提供了理论基础,也为eDNA 定量研究开辟了新的思路和方向,有望克服传统定量方法的局限性。

分离位点数目和物种个体数相关性原理。图中彩色表示在不同个体之间有差异的位点(分离位点)。随着个体数增加,分离位点数目也成比例增加

虾虎鱼证实原理,不受进食、胖瘦影响

事实胜于雄辩。李晨虹教授带领团队首先通过模拟数据验证分离位点数量在eDNA定量分析中的可行性。“我们先用计算机模拟不同鱼群规模,发现‘差异点数量’与鱼的数量高度相关。”

不同进化速率下分离位点数和个体数的相关性

经过对比筛选,李晨虹选用具有较高的遗传多样性,并且易于饲养的矛尾刺虾虎鱼开展进一步实验。实验设计了鱼的体重、数量及是否投喂等3种变量。在矛尾刺虾虎鱼被饲养3天后,从养殖水体中提取eDNA,并对它们的11个线粒体基因进行富集和高通量测序。随后,从包含不同个体数量的eDNA测序数据中提取分离位点数量,并同步统计DNA拷贝数。

矛尾刺虾虎(Acanthogobius hasta)

结果显示,相较于DNA拷贝数,分离位点数量与样本个体数之间的正相关性更强。这便证实,“差异点数”与鱼的数量匹配度显著高于传统DNA浓度法,且不受鱼是否进食、体型胖瘦的影响。

分离位点数(A)、eDNA拷贝数(B)与个体数的相关性研究(不同颜色标明不同体重组,空心圆圈为未喂食实验,实心圆点为喂食实验)

“我们团队开发基于分离位点数的eDNA定量方法,优于当前主流的eDNA拷贝数法。相比之下,该方法的优势在于不受物种体型、摄食行为等环境变量的干扰,能够更加稳定、精准地评估目标物种的数量。”李晨虹笑着说,无论鱼在吃饭、休息,都不影响差异点数量,有望提升eDNA在物种监测、生态评估及生物多样性研究中的应用精度。未来,研究可进一步拓展至更广泛的生境和目标物种,以验证该方法的适用性,并优化其在实际生态监测中的应用策略。

解放日报·上观新闻记者了解到,这篇国际论文题为 “Estimation of Species Abundance Based on the Number of Segregating Sites Using Environmental DNA (eDNA)”,此项研究受到国家重点研发计划“生物安全关键技术研究”的专项“外来水生生物对水域生态系统的影响及入侵风险评估和防控”资助,论文第一作者为上海海洋大学硕士研究生艾巧云,现在美国密歇根州立大学工作。

图片来源:受访高校

题图说明:环境DNA技术与水生态健康评估工程中心在工作

来源:作者:解放日报 徐瑞哲

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
随着辽宁4分险胜福建,广东4分惜败广州,北京绝杀浙江,上海大胜四川,季前赛第二轮比赛全部结束,北京上海实力独一档

随着辽宁4分险胜福建,广东4分惜败广州,北京绝杀浙江,上海大胜四川,季前赛第二轮比赛全部结束,北京上海实力独一档

凯丰侃球
2026-10-11 00:19:59
苹果开始主动推动iPhone用户升级iOS 27

苹果开始主动推动iPhone用户升级iOS 27

cnBeta.COM
2026-10-09 06:07:03
一个人手搓的土味综艺,正在月入50万。

一个人手搓的土味综艺,正在月入50万。

差评XPIN
2026-10-09 00:36:16
阿根廷为什么沦落到要靠卖国籍来筹钱

阿根廷为什么沦落到要靠卖国籍来筹钱

小眼睛小世界
2026-10-10 09:12:00
火箭媒体人:伊森成功续约后仿佛回到了他表现最优异的时期

火箭媒体人:伊森成功续约后仿佛回到了他表现最优异的时期

兰亭墨未干
2026-10-10 10:50:06
特朗普又“变卦”了,突然宣布半导体关税,谁料美巨头先崩了!

特朗普又“变卦”了,突然宣布半导体关税,谁料美巨头先崩了!

疯狂小菠萝
2026-10-10 17:03:47
从油车换电车两年!真心劝大家:买车宁愿贵点,这3种电车别乱买

从油车换电车两年!真心劝大家:买车宁愿贵点,这3种电车别乱买

华庭讲美食
2026-10-03 20:52:59
直降 1100 元,iPhone 18 Pro 开始卖不动了!

直降 1100 元,iPhone 18 Pro 开始卖不动了!

芝麻科技讯官方号
2026-10-10 13:20:05
三名来自恐怖分子被击毙——伊斯兰圣战组织的火箭部队指挥官、哈马斯的连长

三名来自恐怖分子被击毙——伊斯兰圣战组织的火箭部队指挥官、哈马斯的连长

老王说正义
2026-10-10 08:15:25
真实世界研究证实司美格鲁肽保护中国2型糖尿病人心肾

真实世界研究证实司美格鲁肽保护中国2型糖尿病人心肾

生物世界
2026-10-10 10:08:10
美国反导系统也救不了,沙特本土沦为战场,胡塞开始不对称作战

美国反导系统也救不了,沙特本土沦为战场,胡塞开始不对称作战

兵国大事
2026-10-09 16:37:40
杨希,出不去了:中超抢断王在欧洲没有意义

杨希,出不去了:中超抢断王在欧洲没有意义

中场阴谋家
2026-10-09 21:20:23
中国真正严重过剩的,根本不是工业品,也不是劳动力!

中国真正严重过剩的,根本不是工业品,也不是劳动力!

流苏晚晴
2026-10-08 18:27:54
微积分都发明几百年了,为什么我们还是学得这么痛苦?

微积分都发明几百年了,为什么我们还是学得这么痛苦?

心中的麦田
2026-09-25 18:32:15
“反华妖女”,许可馨,曾回国叫嚣没人敢动她,如今下场大快人心!

“反华妖女”,许可馨,曾回国叫嚣没人敢动她,如今下场大快人心!

123斯蒂芬
2026-10-09 20:05:54
查尔斯国王立场坚定,拒绝邀请哈里王子参加圣诞庆典,父子关系依旧疏远

查尔斯国王立场坚定,拒绝邀请哈里王子参加圣诞庆典,父子关系依旧疏远

人物档案局
2026-10-10 17:06:24
穆帅头号难题!皇马2大巨星较劲:你若不防守 我也不防守

穆帅头号难题!皇马2大巨星较劲:你若不防守 我也不防守

叶青足球世界
2026-10-10 16:09:54
禁韩令多正确?看看如今蒙古国现状,沦为韩国男人的后花园

禁韩令多正确?看看如今蒙古国现状,沦为韩国男人的后花园

怪味历史连连看
2026-08-31 19:09:59
震惊!智界、尊界刹车踏板出自同一供应商同一质检员,网友热议零部件公差与出厂标准

震惊!智界、尊界刹车踏板出自同一供应商同一质检员,网友热议零部件公差与出厂标准

火山詩话
2026-10-09 08:10:41
成本压力巨大!iPhone18 Pro 与 iPhone Duo 原本计划配备 16GB 内存

成本压力巨大!iPhone18 Pro 与 iPhone Duo 原本计划配备 16GB 内存

巴士数码
2026-10-08 19:21:56
2026-10-11 01:12:49
上观新闻 incentive-icons
上观新闻
站上海,观天下
540862文章数 764657关注度
往期回顾 全部

科技要闻

上世纪成熟的踏板,为何今天还会断裂?

头条要闻

男子飞踹9岁自闭症男童持刀对家属 监控视频公开

头条要闻

男子飞踹9岁自闭症男童持刀对家属 监控视频公开

体育要闻

十年回首:湖人三榜眼的夏天,与NBA无关

娱乐要闻

宋佳一串三大满贯 争议随之而来

财经要闻

双汇因抗生素超标共被罚1.29亿元

汽车要闻

千匹马力+三把锁/顶配能浮水 银河战舰700限时焕新价16.98万起

态度原创

游戏
健康
房产
公开课
军事航空

慢节奏成最大卖点!暴雪揭秘《魔兽:无限》吸粉真相

痘坑留下后,还能填平吗?

房产要闻

海棠湾销冠再出牌:海南顶豪「终局答案」,突然砸出!

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

军事要闻

美乌将举行新一轮会谈

无障碍浏览 进入关怀版