北京
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。
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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