新華社濟(jì)南5月23日電(記者王鴻碩、李傲秋、王凱)一瓶看似普通的海水,能告訴我們什么?在山東青島膠州灣畔,科研人員只需從海水中采集水樣,就能知道這片海域生活著哪些海洋生物。從微小的藻類到瀕危的水鳥,都涵蓋在內(nèi)。
“我們?yōu)槟z州灣的海洋生物建立獨(dú)一無二的‘身份證’系統(tǒng)。”山東省青島生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心高級工程師劉旭東說。他所在的團(tuán)隊(duì),率先將環(huán)境DNA技術(shù)應(yīng)用于海洋生物多樣性調(diào)查,為美麗海灣保護(hù)提供硬核科技支撐。
環(huán)境DNA,通俗地講,就是生物“留在環(huán)境中的痕跡”。比如在海洋附近,任何生物活動時(shí)都會不經(jīng)意間留下DNA——脫落的黏液、皮屑、排泄物、甚至鳥掉落的羽毛。科學(xué)家只需分析水樣中的這些DNA片段,就能識別出誰曾在這里停留。
“傳統(tǒng)方法依賴人工采樣,然后顯微鏡識別,錯(cuò)過了就錯(cuò)過了,認(rèn)不出來就是認(rèn)不出來。”劉旭東介紹,而環(huán)境DNA技術(shù)具有更高的靈敏度,能夠發(fā)現(xiàn)更為少見的生物。
2025年8月中下旬,這項(xiàng)技術(shù)迎來了一次“小考”。當(dāng)時(shí)膠州灣海水浮游植物濃度很高,采樣網(wǎng)衣上覆蓋了大量藻類。在光學(xué)顯微鏡下,這些微小生物的形態(tài)模糊難辨,團(tuán)隊(duì)觀察許久,初步判斷可能是小環(huán)藻,但無法確定。于是,團(tuán)隊(duì)將樣本同步送檢:一邊借助掃描電鏡放大10000倍觀察,一邊開展環(huán)境DNA測序分析。最終兩種方法指向同一個(gè)答案——萎軟海鏈藻。
這次相互印證,讓團(tuán)隊(duì)對此項(xiàng)技術(shù)的信心更加堅(jiān)定。“肉眼觀測一旦出錯(cuò)不容易發(fā)現(xiàn),重新返回去找樣本復(fù)核費(fèi)時(shí)費(fèi)力。”劉旭東說,而環(huán)境DNA將信息數(shù)字化后,可以隨時(shí)調(diào)取復(fù)核,準(zhǔn)確率大幅提升。
一套完整的環(huán)境DNA監(jiān)測流程,如同為海水做一次精密的“身份識別”:在目標(biāo)海域采集樣本并原位富集,回實(shí)驗(yàn)室后對DNA提取、純化、擴(kuò)增,然后進(jìn)行測序,通過數(shù)據(jù)庫比對或物種識別算法,確定水樣中存在的生物種類。
讓團(tuán)隊(duì)意想不到的是,這項(xiàng)最初針對海洋生物監(jiān)測的技術(shù),意外捕捉到一種瀕危鳥類的蹤跡。
中華鳳頭燕鷗是國家一級保護(hù)野生動物,傳統(tǒng)監(jiān)測高度依賴人工,難度極大。
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這是中華鳳頭燕鷗的捕食場景。新華社發(fā)
“我們經(jīng)常關(guān)注膠州灣生態(tài)狀況,看到相關(guān)報(bào)道后就想能不能監(jiān)測到中華鳳頭燕鷗的蹤跡?”劉旭東說。2025年10月,團(tuán)隊(duì)在膠州灣鳥類經(jīng)常出沒的區(qū)域采集了空氣、水體、散落羽毛的樣本。結(jié)果令人振奮,這三種樣本中均檢出了中華鳳頭燕鷗的DNA信息,這意味著,研究人員即使未直接觀察到鳥類活動,也能夠通過檢測環(huán)境DNA的方法確認(rèn)其曾在該區(qū)域出現(xiàn)。
采集水、空氣,就能知道它是否來過——這種非侵入式的監(jiān)測手段,與傳統(tǒng)拖網(wǎng)、潛水觀察不同,不抓捕、不驚擾任何生物,卻比肉眼看得更廣、更準(zhǔn)。
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