极地eDNA监测技术在船舶生物安全中的突破应用 | 海潮天下·前沿

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出品 | 海潮天下

南极和亚南极岛屿由于极端的地理位置，长期以来被视为全球少数尚未被外来海洋物种大规模入侵的净土。但在全球气候变暖、航运活动密度增加的双重影响下，船舶船体附着的“生物污损”，正成为极地生态安全的主要隐患。传统的生物安全监测高度依赖潜水员的手术式目视巡检，不仅受制于能见度和水域环境，也极易遗漏微小或隐蔽的底栖生物。

针对这一瓶颈，澳大利亚南极计划的科学家2026年2月在Science of The Total Environment期刊上发表了一个研究，证实了环境DNA（eDNA）技术在检测船舶携带入侵物种方面的显著优势。

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▲上图：澳大利亚南极计划的科学家在船舶航行途中利用海绵采样器捕获环境DNA（eDNA），成功开发出一种比传统人工潜水目视更敏锐的物种检测手段，能够精准识别附着在船体上的蠕虫、软体动物及甲壳类等微小生物，为评估生物清理效果及预防外来物种入侵脆弱的极地生态系统提供了关键的分子生物学数据支持。论文出处：Perry, Frances, et al.(2026)

这项研究的实证过程始于2022年。

科研团队在Aiviq号科考船从塔斯马尼亚前往麦夸里岛的航程中，利用一种极简且低成本的采样装置进行了技术验证。研究人员将洗面海绵置于带有孔洞的塑料球内，使其在航行过程中吸附海水及其携带的遗传物质。eDNA本质上是生物体排泄、脱落或由于死亡残留在环境中的DNA片段。对这些片段进行分子条形码分析，让科学家可以在不捕捉活体样本的情况下，识别出水体中存在的所有生物种类。

▲上图：采样地理位置分布：图a为“Aiviq”号科考船在研究期间的整体航行轨迹；图b详细标注了霍巴特港的麦夸里2号和6号码头，即在霍巴特进行eDNA采样的具体地点；图c则显示了“Aiviq”号在麦夸里岛周边的采样位点，并对比标注了2018年“Aurora Australis”号在此采集样本的区域。论文出处：Perry, Frances, et al.(2026)

在霍巴特港进行的对比实验，展示了eDNA的高灵敏度。在船舶进行船体清理的前后，潜水员通过肉眼观察辨认出了24个物种，而同步进行的eDNA检测则锁定了41个物种。这些物种不仅包含常见的藻类和软体动物，还涉及肉眼极难辨识的各种蠕虫、海星、海绵、螃蟹和海鞘。

当船舶抵达数千公里外的麦夸里岛时，eDNA检测依然能够精准地捕捉到27种与船体相关的物种，其中半数以上与此前在霍巴特港观察到的生物特征吻合，证明了该技术在追踪跨洋物种运输方面的可靠性。

▲上图：被动式eDNA采样的布局设计：图a标明了沿船体长度分布的各个采样点位；图b详细演示了每个采样点的深度配置，即在水面以下1米、4米和8米处分别部署三个海绵采样器。论文出处：Perry, Frances, et al.(2026)

▲上图：南极海面上的船只。©Joys 摄影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

尽管eDNA技术在早期预警、监测覆盖面方面具有无可比拟的效率，但该科研团队也指出了该技术的局限性。目前的分子检测无法直接区分DNA是来自存活的个体、还是已经死亡的残骸。这意味着，当eDNA检测结果呈阳性时，并不绝对代表入侵物种已经成功存活并具备繁衍风险。因此，在实际应用中，eDNA更多被定位为一种前哨预警系统。它能为生物安全官员提供数据支撑，从而精准触发后续的潜水员实地调查或清理工作。

随着2025年RSV Nuyina号在丹曼冰川等地的进一步采样数据并入，eDNA监测库正变得日益丰富，为建立海洋环境基准信息提供了高通量的手段。尤其是在气候变化导致极地水温上升、生存门槛降低的背景下，eDNA技术的应用将有效弥补传统生物安全管理的盲区，为保护脆弱的深海及极地生态系统提供更为严密的科学屏障。

感兴趣的海潮天下（Marine Biodiversity）读者可以参看该研究的全文：
Perry F, Shaw J D, Cassey P, et al. Passive environmental DNA (eDNA) sampling is effective for monitoring vessel biofouling in the Southern Ocean[J]. Science of The Total Environment, 2026, 1013: 181230.

eDNA·新研究

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资讯源 | Perry, Frances, et al.

文 | 朱潇潇

指导老师 | Linda

排版 | 卢晓雨

时间 | 2026年4月

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