水里有什么?

从水中提取DNA是野生动物对话的一个非常有用的工具。你可以用遗传学来进行“海洋审计”，对海洋环境中的所有生物进行分类，以确定它的健康程度。新西兰环境保护局首席科学家迈克·邦斯是该领域的领军人物之一。克里斯·史密斯(Chris Smith)去年与他进行了交谈，当时他正领导着澳大利亚科廷大学(Curtin University)的一个实验室，研究痕量和环境DNA。它是如何工作的?

迈克:什么是环境DNA，是我们捕捉任何生物样本中渗出的DNA的能力。所以我们要做的是，取一大桶海水，将其过滤到一个很小的膜上，以捕获在水柱中漂浮的所有颗粒，梳理出DNA分子或复制出DNA的特定片段，这可以告诉我们一些事情，比如我们可以在其中找到什么鱼。

克里斯:所以这就像DNA钓鱼探险，因为你不知道那桶水里有什么。你只知道那里有一些DNA然后问"实际上，这里有什么"通过比较它和我们知道的DNA序列。

迈克:没错。当人们从已知生物中生成DNA序列，生成参考条形码收集时，我们可以将其转移到环境样本中，比如海水，我们可以查看其中所有鱼类的DNA条形码，或者甲壳类动物中所有螃蟹的DNA条形码。我们可以将它们与参考文献进行比较，然后推断那里存在什么，'我们是否发现了新物种? '有一个非常引人注目的例子是悉尼号，这是一艘在第二次世界大战中沉没的沉船。我们从中提取了一些水，提取了DNA，我们发现了一条鱼，它与数据库上的任何东西只有90%的相关性。所以这可能是一种未知的鱼，因为大多数鱼现在都在参考数据库中，所以我认为我们发现了一些新的东西。

克里斯-这些DNA是从哪里来的?如果找不到更好的表达方式，这些DNA是由鱼排出的吗?

迈克:从任何东西中排出的粪便是它的一个主要来源。但是在任何环境下的生物体都会排便，排尿，将细胞脱落，一些东西掉下来-只是在海洋环境中，所有这些DNA都被均匀化成一种美味的小汤，等待我们收集。我们有一个天然的搅拌器，已经为我们混合在一起了。

Chris -有人跟我提过，说到混合，你实际上看到的是大海中最大的鱼之一的一些产出。

迈克:没错。这是我们和一位博士生正在做的工作的一部分。他们收集鲸鲨的粪便。所以，当它们排便时，当它们在水面上时，它们会拿出一张网，试图把一些物质捞起来，然后我们把它带回实验室。我们将其混合，我们使用我们的环境DNA条形码方法，看看我们能从中梳理出什么。

克里斯-不要太露骨，鲸鲨的便便长什么样?这不只是液体吗?

迈克:是的，这是一大片棕色的粘稠物，从尾部出来，你必须用网来收集它，因为那里漂浮着小固体，我们直接把它捞起来。所以让潜水员在一大片鲸鲨粪便中游泳并不是一件令人愉快的事情，但你必须为科学做出这些牺牲。

克里斯-你在里面发现了什么?

迈克-我们发现了一些东西。首先，我们可以从粪便中提取鲸鲨的DNA，这很重要，因为我们可以在没有接触生物的情况下，对鲸鲨的环境进行非侵入性采样。但我们也看到了所有这些浮游动物，桡足类，十足类，所有这些像磷虾一样的小生物，都是大型滤食性动物。我们现在正在做的是，因为我们收集了来自世界各地的鲸鲨样本，试图了解它们是如何在一年中的不同时间，在不同的地理位置，吃不同的东西的。

克里斯-你能追踪到吗?

迈克:嗯，希望如此。我们只有大约25种不同的鲸鲨粪便样本是由我们的一些合作者送来的，因为它们非常罕见。很明显，大多数时候它们在水面上时是不会便便的。所以，我们试着在我们能做的地方做我们能做的。

克里斯:这样一来，你不仅可以追踪到它们去了哪里，吃了什么，还可以追踪到它们什么时候吃的，从而知道它们在哪里吃什么食物。这样我们就能更好地了解保护，诸如此类的事情。

迈克:是的，从根本上说，保护物种就是保护栖息地。当你知道你想要保护的物种的食物网时，你就能更好地了解它们的反应。

克里斯:但你怎么知道你得到的信号是动物真正吃过的东西，而不是，考虑到你的技术如此敏感，而不是它们刚刚排便的水中漂浮的东西?

迈克:这又是一个好问题，简单的答案是我们没有。这可能是两者的结合。我们最终得到了这种俄罗斯娃娃效应，即使一只大磷虾吃掉了其他类型的生物，而鲸鲨吃掉了它，我们最终得到的是，你知道，娃娃里的娃娃。为了回答这个问题坦白地说，我们真的不知道，但这比我们目前得到的信息要好，我们现在只看到一大片棕色物质。

Chris -我想这样做的一个主要好处是你可以有效地审计外面的情况，而不需要真的去那里，除了带着一个桶，以前是钓鱼探险，潜水探险，没完没了地计数探险。这就简单多了

迈克:这样更容易。我们真的可以趟到海里舀起一桶水。但我要说的是，有很多不同的方法来审计海洋生态系统，从基本的水下相机到视觉传感器，DNA真的是这个工具包中另一个非常强大的部分。有很多科学的方法。你看待一个问题的方法越多，你的答案就越好。确实，环境DNA是这个新工具的一个强大的部分，因为它可以看到多个层面。它不仅仅关注鱼类，这可能是历史上人们分析海洋环境，评估它们的方式。我们可以看到所有的甲壳类动物，甚至包括其中的细菌，浮游植物和珊瑚，因为它们共同构成了食物网和海洋生态系统的基础。