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环境DNA追踪海洋健康2020-11-23

      今年五月初，深圳湾海域有不明漂浮物蔓延了数千平方米，有些在阳光照射下，还呈现出赤红色带状分布。市海洋监测中心通报称，深圳湾海域发生赤潮异弯藻和中肋骨条藻赤潮，但未见鱼类死亡现象，将持续监测。




▲深圳湾海域出现赤潮


赤 潮
Red Tide


      赤潮是在特定环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌高度聚集引起水体变色的一种有害生态现象。而且，根据引发赤潮的生物种类和数量的不同，海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。赤潮是海洋污染的信号，除了对海洋生态环境产生危害，其生物产生的生物毒素可通过食物链传递至其它动物体内及人类。


应对生态危机的新帮手——DNA测序技术


      DNA作为遗传信息存在于生物的每一个细胞中。而细胞和遗传物质进入环境成为环境DNA（environmental DNA, eDNA）的途径有很多，比如海洋生物掉落的皮肤细胞、鳞片、排泄物等组织。
      早在上世纪80年代，环境DNA的概念就被首次提出，研究者利用环境DNA识别水中的微生物。到2010年前后，研究者将环境DNA技术引入海洋调查中研究生物多样性。


▲海洋中的微生物

     尤其深海区域里，有大量的外表奇异的鱼类和其他生物等等，其中许多物种从未经过科学鉴定，还有很多根本无缘一见。如果靠传统捕捞手段，研究者在同一海域能捕获到约20种不同的鱼类，但利用环境DNA，在同一水域中则可以检测出100多个物种。环境DNA技术能够在深海中做更多的工作、发挥更大的优势。

兰格精密泵助力研究海洋生物多样性


▲兰格的WT600-2J（搭载YZII25泵头）


      在海洋科考船的实验室，研究者在搭建海水级联过滤系统中，通过使用兰格的WT600-2J（搭载YZII25泵头），转速控制在200rpm，驱动样液通过过滤器，将海水微生物过滤到特定孔径的膜上，可用于后续DNA测序。而兰格蠕动泵由于剪切力低，能够极大的减少对样液中的微生物及其有效DNA片段的破坏性。
 
      在一份海水样品中，可包含的DNA片段能达到上千万个，而每一个物种能携带的DNA又是唯一的。将样品中获得的遗传标记序列与可能物种的数据库DNA序列进行比对，便可确认DNA来自什么物种。
      此外，eDNA还可以帮助监测物种的数量，甚至还能检测出该海域是否被污染。从这样的小样本中得到的信息可能会改变全世界科学家对于生态系统的理解和保护方式。
 
保护环境与我们的生活息息相关


      随着社会经济的快速发展和人类活动的加剧，环境污染日益严重。海洋生物多样性持续下降，是 21 世纪面临的重大危机之一，而由于缺乏关于生物多样性及分布状况的知识，目前仍存在着非常大的挑战。地球是我们共同生存的家园，保护环境与我们的生活息息相关。