谁在这片海洋里？利用环境DNA追踪移动中的物种

一组研究人员在佛罗里达群岛的水母身上进行了eDNA测序，他们使用一种新开发的可现场应用的eDNA测序试剂盒来识别可能濒危、入侵或危险的物种。

　　

脱落的皮肤和体液是大多数人都希望避免的事情。

但对于东北大学（日本）农业科学研究生院应用海洋生物学副教授谢丽尔·刘易斯·艾姆斯（Cheryl Lewis Ames）这样的海洋生物学家来说，这种生命的残余物已经成为探测看不见的生物的一把神奇钥匙。

任何生活在海洋中的生物都不可避免地会留下含有其DNA的痕迹——环境DNA（eDNA）——可在海洋采集的水样中检测到

直到最近，分子测序技术才发展到足以进行eDNA在现场进行分析，以确定可能濒危、入侵或危险的物种，艾姆斯选择了佛罗里达群岛（美国）的采样点，在那里有仙后座水母的物种出现，以测试他们新开发的可现场使用的eDNA测序试剂盒——FeDS。

使用eDNA进行多物种鉴定是一个多步骤的过程，称为代谢编码。由于混合DNA模板必须首先使用聚合酶链反应（PCR）进行扩增，由于电池驱动的热循环器和其他便携式设备，最近才有可能在该领域进行代谢密码实验。

从海水中过滤的少量DNA中确定物种的身份需要使用下一代测序仪（NGS），一种传统上在实验室里占据整个桌面计数器并需要电源插座的机器。这项研究中使用的便携式技术的一个新颖之处是，当DNA片段通过装置中的一个微孔时，电流的差异决定了每个DNA链的唯一代码。

而不是通常用来完成这项任务的大型测序机，艾姆斯和她的团队正在测试一个手机大小的纳米孔系统，由笔记本电脑供电。将一滴制备好的eDNA混合物加入便携式测序仪，屏幕上就会实时显示所有通过它的DNA的遗传密码。

然后，根据庞大的序列数据库搜索DNA序列，以确定当天现场采集的eDNA代表了哪些物种。升级了“离线”版本的必要软件，并将参考数据库预下载到笔记本电脑上，这意味着整个代谢物编码过程可以在实验室的墙壁之外进行，远离互联网连接。

艾姆斯和研究小组发现了53种水母，包括仙后座，倒立水母，两种有毒的箱形水母，许多是水母，还有两种以前在佛罗里达群岛没有报道过的有柄水母，这表明这个过程可能揭示出一些原本不被注意的物种。

“我希望有一天这个系统可以用来减轻刺痛，几乎就像天气预报应用程序一样，它也会报告某些海滩的“水母蜇伤风险”，艾姆斯说。

艾姆斯花了大量时间在水母蜇伤常见的地区进行研究，有关该地区是否有有毒凝胶的警告可以防止无数游泳者受伤。除了在渔业和自然保护方面的实际用途外，一份海水样本能够揭示附近的生物确实是一个奇迹

Journal Reference:

1. Cheryl Lewis Ames, Aki H. Ohdera, Sophie M. Colston, Allen G. Collins, William K. Fitt, André C. Morandini, Jeffrey S. Erickson, Gary J. Vora. Fieldable Environmental DNA Sequencing to Assess Jellyfish Biodiversity in Nearshore Waters of the Florida Keys, United States. Frontiers in Marine Science, 2021; 8 DOI: 10.3389/fmars.2021.640527