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利用水中的DNA,我们就能知道水中有多少鱼

河水、湖水和海水含有动物和植物等生物体的DNA。生态学家已经开始积极地分析这种被称为环境DNA的DNA分子,以评估宏观生物的分布。然而,环境DNA的定量应用仍然面临挑战。

在研究在线发表于《分子生态学》上的文章中,研究人员从国家环境研究所、东北大学,岛大学、京都大学、北海道大学,神户大学,报道新方法估算人口大量的鱼类(或更一般的目标水生物种),通过测量环境DNA在水中的浓度。他们的结果表明了所提议的方法在对水生生态系统进行定量、非侵入性监测方面的潜力。

DNA分子从现有的生物体中释放出来,通过水流运输,最终降解。在自然环境中,这些过程可以以复杂的方式进行。

“这复杂,限制了人口的传统方法量化基于环境DNA的存在一个明确的环境DNA的浓度和人口之间的关系丰富是相当重要的,”Keiichi Fukaya解释说,国家环境研究所副研究员和论文的主要作者。

他说:“当我们通过环境DNA估计种群数量时,我们认为这些环境DNA的基本过程,脱落、运输和降解,应该被考虑在内。”

作者通过采用数值水动力模型实现了这一想法,该模型明确说明了模拟水生区域内环境DNA浓度分布的过程。Fukaya解释说:“通过用‘反方向’求解这个模型,我们可以根据观察到的环境DNA浓度的分布来估计鱼的数量。”

在日本Maizuru湾进行的个案研究证实,所提出的方法估计的日本杰克鲭鱼(Trachurus japonicus)种群丰度与定量回声测深法相当。

“这项研究中提出的想法和框架构成了通过环境DNA分析对生态系统进行定量监测的基石。”分子生物学技术,结合实地观察和数学/统计建模环境DNA分析的范围将会扩大超出目标物种的存在与否的决心,”解释Kondoh陆生从东北大学教授,他领导了5.5年里环境DNA研究项目,由日本科学技术振兴机构(峰值)。

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