科学家们首次通过对水样进行DNA测试，记录了春季鱼类迁徙。去年在纽约东部和哈德逊河流域每周抽取1升(夸脱)样本的“环境DNA”(eDNA)显示，在每个测试日，有几种主要鱼类物种通过水中存在或不存在。

方便的每周数据快照创造了一幅动态图像，这种图像在很大程度上得到了加强，并与多年来使用渔网拖网进行的迁移研究所获得的知识相关联。

洛克菲勒大学于4月12日在PLOS ONE上发表的一项研究开创了一种监测鱼类迁徙的方法，该方法涉及拖网的一小部分努力和成本，所有这些都不会对鱼类造成伤害。

它在不断增长的eDNA使用列表中也证明了这一点，专家们希望很快就能在全球范围内进行鱼类评估。

事实上，科学的eDNA迅速给予人类一个非常老的祝福：估计不同的鱼的数量和分布的简单方法种类和河流，湖泊，海洋的深水域的其他形式的海洋生物。

由高级研究员Mark Stoeckle领导，由学生研究员Lyubov Soboleva和洛克菲勒大学科学家Zachary Charlop-Powers共同撰写，该项目起源于该大学的人类环境计划主任Jesse Ausubel，海洋生物普查的共同创始人这是一项长达十年的国际合作，于2010年结束。

当他们游泳时，鱼会在水中留下DNA的痕迹，例如，从粘糊糊的外层涂层或排泄物中脱落。

Stoeckle博士说：“欧洲的研究人员首次证明，相对少量的淡水和海水环境中有足够的无形DNA浮在其中，以探测数十种鱼类。”

介绍时间元素：一个重要和创新的转折点

“通过随着时间的推移进行一系列测试，每周一次从哈德逊河和东河上的同一点采集地表水六个月，我们成功地展示了记录鱼类迁徙的新方法。”

“我们的工作还提供了对水中DNA耐久性的清晰新见解，尽管潮流和潮汐具有金针灸质量，研究仍然存在。如果DNA消失太快，我们无法获得信息丰富的样本;如果它坚持了太久，水中会有太多的DNA产生有用的，及时的见解。“

总之，Stoeckle博士及其同事获得了42种鱼类的DNA，包括大多数(81%)已知当地丰富或常见的物种，相对较少(23%)的不常见鱼类。

“我们没有发现任何令人震惊的鱼类迁徙 - 季节性运动和我们发现的物种已经知道，”Stoeckle博士说。“这实际上是个好消息，增加了证据证明eDNA是一个很好的代理。让我感到惊讶的是，我们可以从一小杯水和一大堆鱼中获取相同的信息。”

他补充说，有些物种尚无法区分，特别是鲱鱼科的一些物种，它们在用于测试的DNA区域具有相同的序列。同样，由于DNA参考文献库在稳定增长的同时不完整，因此无法鉴定获得的一些DNA。

Stoeckle博士说：“我们知道我们有来自鱼类的DNA，但无法确定这些物种。”

太平洋红鲷鱼在哈德逊河?

注释Ausubel先生，测试结果显示纽约人常吃的鱼的DNA，但不知道居住在该市的水域 - 例如欧洲鲈鱼和尼罗罗非鱼 - 导致该群体得出结论认为这些物种的DNA通过废水系统。

“我们发现我们认为物种的DNA通过人类和废水处理系统 - 罗非鱼，鲑鱼和红鲷鱼，例如你不应该在哈德逊河游泳的物种，”他说，并补充说eDNA因此可以帮助识别在当地商店和餐馆作为食品出售的濒危物种。

Stoeckle博士说，另一个令人惊讶的是：大西洋鲱鱼样本中非常频繁发生，鲱鱼家族成员和食物链中的基石物种。

他说：“人们可以检验这样一个假设，即更多的鲱鱼群体与纽约港近期的鲸鱼潮相关，或者说是2013年在东河中发现的着名鲸鱼。”

同样有趣的是：牡蛎蟾鱼，看起来可以吃腌牛肉三明治，也是纽约市标志性鱼类的有力候选者。

Stoeckle博士说：“用eDNA识别所有当地物种，包括所有罕见或罕见的物种，可以通过收集和分析更多水，在不同地点采集，或使用针对每个物种的不同DNA分析方法来完成。”

一个新的前沿：从eDNA估算鱼类丰度

研究发现，eDNA的“读取”数量 - 特定物种的微小DNA片段的多少拷贝在样本中出现 - 大致与净调查的数据相对应。

根据奥苏贝尔先生的说法，开辟了一个有趣的新前沿：eDNA可能为拖网捕捞数据提供了重大进展，拖网是评估水体中某些类型鱼类丰度的传统代理。

接下来的步骤包括微调校准，比较更多的eDNA“读数”和结果与使用网和声纳进行的传统调查的数据。例如，目前尚不清楚100个DNA“读数”是否表示存在1条鱼或10条鱼。

还有待确定：不同鱼类和其他海洋物种脱落DNA的比率。例如，特定鱼类或硬壳龟会释放多少DNA?

“如果未来的研究证实物种的丰度指数可以从水中提取的裸DNA中获得，它将解决困扰科学家多年的挑战。它可以很容易地改善鱼类配额的合理性和他们在全球范围内监控的质量和可靠性，“奥苏贝尔先生说。

“血液测试，”他补充说，“现在变得如此敏感，他们可以提供人体各种条件的证据，所以我们现在可以从水中循环的生物分子的测试中学到更多东西并不奇怪。 “。

Creative eDNA使用

除了低成本和广泛适用性之外，eDNA测量的优势还包括能够在不干扰鱼弓波的情况下收集样本，并且发动机噪音导致许多鱼类移开并避免船只进行网状或声纳测量。

此外，网络通常无法到达底部，并且在某些环境中难以部署。例如，很难在东河采样鱼，这是一个众所周知的难以通道的各种船只，其强大的水流和多岩石的一面。

“eDNA采样可以使用标准的生物实验室设备和技术完成”洛克菲勒的共同作者Zachary Charlop-Powers说。“它采用与医学研究人员用于分析人类”微生物组“相同的方法。例如，使用现有技术，当样品分批分析为20个或更多时，不包括劳动力的边际成本约为50美元/样品。未来的DNA测序开发可以降低成本。“

抽出水后，将其过滤以浓缩DNA用于提取。DNA的目标片段被扩增，然后送到实验室进行“下一代”测序，其结果 - 样本中所有DNA序列的记录 - 被输入计算机软件，计算副本的数量。每个序列并在在线公共参考库中搜索匹配项。

“有关官员和公民科学家可以监测，例如，新牡蛎养殖场对当地鱼类种群的影响，”纽约市约翰鲍恩高中学生Lyubov Soboleva和洛克菲勒学校课外学习计划( LAB-ASP)和夏季科学研究计划(SSRP)。

eDNA实际用途的其他例子包括：

当冬季比目鱼在水中时，禁止疏浚的纽约港务局可以更轻松，更便宜地完成任务

旅游局可以确定哪些湖泊包含梭鱼，梭鱼，鲈鱼和其他受垂钓者欢迎的物种

鉴于某些物种只栖息于某种质量的水域，它们的缺失可能成为污染问题的早期哨兵。

eDNA可以帮助检查在船舶压载物中运输的侵入性或外来物种，或者为鱼类群体中遗传多样性的研究提供信息。

“虽然这个研究领域还处于早期阶段，但很容易预见到许多eDNA采样应用，”蒙茅斯大学城市海岸研究所所长托尼麦克唐纳说，以及洛克菲勒大学计划的科学项目合作者人文环境。“它代表了我们检测，理解和更有效地管理渔业和海洋生物多样性的能力的潜在重要进展。”“如果你是一名渔业科学家，你很有可能在未来10年内将eDNA用作你工作的一部分。”

中央公园

这项研究是在早期的一项研究之后进行的。洛克菲勒大学小组在高中学生的帮助下在中央公园进行了研究，其中在“湖中”的半杯池塘水中发现了十几种物种。

物种发现：

7条鱼(黑色克拉皮，金色光泽，棕色斗牛，大口黑鲈，带状杀戮，蓝鳃和南瓜籽)

6种哺乳动物和鸟类(浣熊，鸣禽，野鸭，挪威鼠，狗和人类)

使用电镀方法在同一个池塘中进行的调查发现了两种未使用eDNA发现的鱼类。另一方面，电泳调查错过了eDNA发现的两个物种。

的埃德娜的可靠性其他试验成功使用进行水从纽约水族馆的水箱。