利用环境DNA测序调查生物多样性

东京以南一千公里处，深入地球上最大的海洋，坐落着一串小火山岛——小笠原群岛。这里的大自然能够按照自己的方式发展，远离人类和黑潮暖流，黑潮暖流就像一架穿梭机，将海洋物种从运往琉球群岛，直至日本大陆的太平洋海岸。

该群岛70%以上的树木和许多动物物种是该群岛特有的，因此被称为“东方的加拉帕戈斯群岛”，因为它们既是生物多样性热点地区，又是科学发现的摇篮。因此，它们于2011年被指定为联合国教科文组织世界自然遗产。

尽管这里的自然环境基本上没有受到人类直接干扰，但它很容易受到气候变化对生物多样性造成的全球威胁。地理上的孤立既是福也是祸，因为很难定期评估这些独特岛屿的生态健康状况。然而，环境DNA(eDNA)测序的进步可能会让密切关注这里和其他偏远地区的自然状况变得更安全、更便宜，并且不易出现人为错误。

2021年，冲绳科学技术研究所(OIST)的研究人员考察队访问了这些岛屿，船上有博士生。OIST海洋气候变化部门的学生AyşeHarukaOshimaAçıkbaş和TimothyRavasi教授，以及琉球大学的JamesReimer教授。

三人参加了这次探险，在群岛周围的特定地点收集一桶海水，供OIST实验室使用，以便统计岛上可能栖息的鱼类和珊瑚。他们与OIST海洋基因组学部门的合作者一起分析了他们的发现，现已发表在《环境DNA》杂志上。

研究人员从31个小笠原群岛中的两个岛屿周围的水域采集了样本，仅从这些岛屿中，研究人员就发现了124种独特的鱼类和38种独特的珊瑚。令他们惊讶的是，他们发现了以前没有记录或被认为在该地区范围内的物种，包括被认为是夏威夷特有的鱼类和超出预期范围的珊瑚物种。

其中之一，优雅的珊瑚(Catalaphylliajardinei)，由于易于收获和保存而对水族馆爱好者具有吸引力，因此受到过度开发的威胁。该研究的第一作者AyşeHarukaOshimaAçıkbaş解释说：“这些岛屿可能是鱼类和珊瑚幼虫(如Catalaphyllia)的重要来源，对于太平洋更广泛区域的生物多样性而言。”

该研究还展示了人类发展对生物多样性的影响。研究小组从集集岛二见湾沿岸三个位置相对较近的地点采集了海水样本，集集岛也是主要定居点的港口所在。“在海湾的西侧和东侧，我们发现了珊瑚属的丰富度。但在小港口内，我们发现珊瑚属的丰富度非常低——所以即使是像这样的局部地区，我们也看到了人类发展对珊瑚生物多样性的影响。”

尽管地理上的孤立和低发展水平可能使小笠原群岛成为生物多样性的避风港，但它们最终并不能免受全球和当地的威胁。多年来有报道称，由于港口的建设，珊瑚白化，当地珊瑚礁遭到破坏。Ravasi教授说：“这是一个令人担忧的问题，并指出了利用eDNA采样等技术进行生物监测的重要性。”

与加拉帕戈斯群岛一样，这里高度的特有性既是科学灵感的源泉，也是令人担忧的来源。正如AyşeHarukaOshimaAçıkbaş警告的那样，“如果你失去了这里的特有物种，它们就会灭绝——你就会失去生态系统中一个非常重要的组成部分，正是这个组成部分成为了这个生态系统。”

与需要专业潜水员或无人机拍摄的传统方法相比，采样海水进行eDNA分析可以为小笠原群岛等偏远地区的生物多样性监测提供有效的方法。这种方法不仅补充了常规数据收集，而且有可能让公民科学家和公园护林员等政府工作人员参与进来，从而能够更轻松、更全面地监测生态系统健康状况。

正如Ravasi教授指出的那样，“随着时间的推移，技术不断进步，测序成本变得更便宜，从而导致更广泛的采用，进而导致创新增加和成本降低。这是一个积极的螺旋。”

AyşeHarukaOshimaAçıkbaş说：“虽然我们的采样是一次性的，但研究结果可用于未来的参考。更广泛地说，用于eDNA分析的水采样可以很容易地整合到持续的生物监测工作中。”