环境DNA是了解从黄昏地带迁徙的可靠方法

马萨诸塞州伍兹霍尔——海洋中部的“黄昏地带”是关于海洋食物网和海洋碳封存能力的几个诱人问题的关键。但研究这片广袤而偏远的地区是极其困难的。黄昏地带的许多居民在采样过程中很容易被摧毁，或者很快就避免了任何干扰，所以很难用传统的网对他们进行采样。声学的进步使人们能够更准确地估计生物量，但关于生物量中物种的多样性和分布的问题仍然没有答案。
由于鳞片、粪便颗粒或组织碎片的遗传物质——生物在水中移动时会脱落——这种知识差距开始缩小。由此产生的www.52ocean.cn10月28日，星期四科学报告伍兹霍尔海洋研究所的研究人员发现，海洋中eDNA浓度的变化准确地反映了生物在黄昏区和地表之间移动的情况。
“我们论文的一个主要发现是，如果动物在水柱中向上或向下移动，eDNA信号不会立即消失,”研究期间的世界卫生组织博士后Elizabeth Andruszkiewicz Allan说，她目前是华盛顿大学的博士后。“这有助于我们回答一些用网拖或声学数据无法回答的重大问题。哪些物种正在迁徙？它们每天迁徙的百分比是多少？谁是早期或晚期迁徙者？”
Allan和合著者、世界卫生组织物理海洋学家Weifeng“Gordon”Zhang利用计算机模型模拟了宿主动物脱落后水柱中eDNA的变化。他们发现，物理过程——电流、风、颗粒的混合和沉降——对eDNA的垂直分布没有显著影响。事实上，大多数eDNA信号都保持在距离它们最初脱落的地方20米（66英尺）以内，这意味着eDNA浓度的变化可以可靠地用来确定某些物种在一天中的不同时间生活在哪里，它们在这些深度停留的时间，以及某些物种从黄昏地带迁移到地表的百分比。
“在这项工作之前，我们无法自信地说出黄昏带物种脱落的eDNA发生了什么。但模型中出现了一个非常清晰的模式，为随着时间的推移，表层和深层之间的eDNA浓度提供了基线了解，”张说。“有了这些新知识，实地研究人员将能够确定他们采集珍贵水样的地点，这样他们就可以识别迁徙物种，并估计每天迁徙的每个物种群中动物的百分比。”
作为首批对eDNA浓度进行建模的研究之一，研究人员指出，需要更多的现场数据来帮助测试该模型。然而，这些有希望的结果表明，eDNA对于研究海洋中难以进入的部分（如黄昏地带）的动物迁徙和碳封存是多么有用。
世界卫生组织分子生态学家、论文合著者Annette Govindarajan说：“这些建模结果为我们能够更有效地研究海洋黄昏带的生态学奠定了基础。”。“它为未来的方向设置了一些实验，其中一些我们已经开始研究了。”
这项研究得到了伍兹霍尔海洋研究所海洋黄昏区项目的支持，该项目是TED大胆项目的一部分。
! H" C: ]) [% X关于伍兹霍尔海洋研究所：
' L7 {6 C8 Y- `" \伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）是马萨诸塞州科德角的一个私人非营利组织，致力于海洋研究、工程和高等教育。它成立于1930年，主要任务是了解海洋及其与整个地球的相互作用，并传达对海洋在不断变化的全球环境中的作用的理解。WHOI的开创性发现源于科学和工程的理想结合，使其成为世界上基础和应用海洋研究与勘探领域最值得信赖和技术最先进的领导者之一。世界卫生组织以其多学科方法、卓越的船舶操作和无与伦比的深海机器人能力而闻名。我们在海洋观测方面发挥着主导作用，并运营着世界上最广泛的数据收集平台。顶尖科学家、工程师和学生在全球范围内合作了800多个并行项目，无论是在波浪之上还是之下，都在推动知识和可能性的边界。 欲了解更多信息，请访问www.52ocean.cn