新成果让生态监测更“聪明”

颜维琦

2025年02月25日07:59 | 来源：光明日报

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想知道一片水域里有多少鱼，不用撒网捕捞，只需取一瓢水就能算出？近日，上海海洋大学李晨虹团队在国际期刊《分子生态资源》发表研究成果，未来或可让生态监测像“查指纹”一样高效。

“凡是生物存在过的地方就会留下它们的痕迹，鱼游过也会在水中留下DNA痕迹。”李晨虹解释，eDNA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。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了巨大的应用潜力。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技术则凸显出其独特优势。

长久以来，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”。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，假设环境中仅存在一个个体，无论其释放的DNA浓度高低，其DNA序列都是固定的。当存在两个个体时，它们的DNA序列会出现一定程度的差异；若存在三个个体，序列差异则会进一步增大。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，提高eDNA定量分析的准确性和可靠性。

经过对比筛选，团队选用具有较高的遗传多样性，且易于饲养的矛尾刺虾虎鱼开展进一步实验。实验设计了鱼体重、数量及是否投喂等三种变量。矛尾刺虾虎鱼被饲养三天后，从养殖水体中提取eDNA，并对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。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。这就证实，“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、体形胖瘦的影响。

“和当前主流的eDNA拷贝数法相比，我们团队开发的基于分离位点数的eDNA定量方法不受物种体形、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。”李晨虹说。

据悉，这一研究为eDNA技术的定量分析提供了新思路，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。