調查水生資源的先進技術——環境DNA

現在有一項引人注目的“環境DNA” 技術正在興起。調查江河湖海水，可以得知水中生存著哪些生物。這是日本獨自發展研究出來的技術，將它應用於保護瀕臨滅絕的生物和發展漁業，前景頗受看好。取些江河湖海水過濾，對留下的生物粘液和糞便進行分析，查明DNA信息，結果就可以知道當地的水中棲息有哪些生物。

日本大鯢是夜行性動物，隱藏生活在岩石的背後，是國家指定的特別天然紀念物。過去對它進行調查時需要在晚上走進河谷到處找它，自從使用了環境DNA技術以後，只需汲取一些河水進行分析就可以完成了。採用這項技術對京都府和兵庫縣的河流進行的調查結果證實，那裡有日本大鯢棲息。
研究人員使用這項技術開發了鑑別瀕臨滅絕的日本種鰻魚苗和外國種鰻魚苗的方法，並將這一開發成果發表於日本水產學會。使用這種方法每次大量判別魚苗種類的時候有可能不再需要殺魚了。日本水產廳正在考慮建議鰻魚苗的經營商和養殖戶積極引進該項技術。
該技術不僅能用於調查某地是否存在某種生物，還能夠從數量上推測有多少生物存在。在京都府的舞鶴海灣，經過潛水調查查明，竹䇲魚和鳀魚的數量與海水中DNA的數量趨向一致。
日本獨自開發出來的“環境DNA”調查技術最近在歐美也得到了發展，各國之間的競爭非常激烈。競爭取勝的關鍵是提高對水中生物種類進行判別的精度。
為什麼僅僅汲取一些水進行分析就能夠知道水中有些什么生物呢？
研究人員將目光放在魚等兩棲類動物釋放到江河湖海中的微量DNA上。他們用玻璃纖維製成的細網眼過濾器對汲取來的水樣進行過濾。這水看上去似乎是潔淨透明的，但經過過濾後總會留下一些褐色雜物，這雜物中就含有從魚和兩棲類動物身上釋放出來的粘液和糞便。在這雜物中加入藥劑，然後將其放入離心機內抽取DNA，再使用專用機械對這DNA的特徵進行擴增、分析，整個過程經過約4小時後就可以判別出是什么生物的DNA了。
這種分析方法源自研究人員在研究鯉魚皰疹病毒時的意外發現。他們在分析鯉魚養殖場水中病毒的DNA時發現了相當多的鯉魚DNA，由此想到魚身上的DNA是會溶解到水里的，並且設想這種現像也有可能發生在自然界的江河湖海裡。經過進一步調查後證實，自然界的水里確實存在著各種生物的DNA。
使用環境DNA技術判別水中的生物類似於警察用DNA分析方法搜尋犯人。但是溶解在江河湖海水中的DNA濃度極其稀薄，很難用於判別生物。後來出現了可以對DNA進行高精度分析的基因擴增器，於是化解了DNA稀薄溶液難以分析的難題，為開發新技術劈開了一條道路。
“環境DNA”技術目前在歐美國家發展得很快，日本則是獨樹一幟地將其發展應用在水產領域，並且在技術上領先於世界。這項技術的發展有可能催生出目前尚無法想像的新的生態學研究領域。
日本大鯢的體長大的超過1米，是世界上最大的兩棲動物，隱藏生活在河流上游流水湍急的岩石堆裡，是夜行性動物，很不容易找到。
研究人員在兵庫縣西部佐用川的43處河水中取水樣分析，其中有9處發現了日本大鯢的DNA。協助他們調查活動的當地從事日本大鯢保護活動的市民團體在夜晚派出了10多個支援者手持電筒到河裡去尋找，發現了7尾體長從60公分到80公分不等的日本大鯢。
研究者認為，發現DNA的場所與支援者實際看到日本大鯢的場所基本一致，今後需要進一步研究DNA是如何在河水中擴散的。
環境DNA技術應用的功效使從事了15年日本大鯢保護活動的一名市民很興奮，他高興地說，“太好了，今後不再需要興師動眾了”。
近年來，部分地區日本原產日本大鯢的生存受到了來自中國產的外來物種的威脅。 “環境DNA”技術因為可用於原生種和外來種的區別，所以能利用它及早發現外來種，及時採取措施予以驅除。
“環境DNA”技術不但能判斷當地生存著什么生物，還能夠從數量上推定有多少這樣的生物生存著。多年來，研究人員在舞鶴海灣的相同水道路徑上每月都進行兩次潛水觀察，記錄魚的種類和數量。他們對三年前潛水地方的水樣進行DNA分析調查，其結果顯示，對竹莢魚、鳀魚和海蜇等幾種生物觀測所得的數據與DNA的數量變化有相同的趨向。
目前環境DNA技術借助於最先進的分析儀器可以同時從一杯水中檢測出藍點馬鮫（學名：Scomberomorus niphonius）、鰤魚（學名：Seriola quinqueradiata）、窩斑鰶（學名：Konosirus punctatus）等多種已被確認棲息於海灣內的魚類的DNA及其數量。這表明即使有多種魚存在，也可以同時掌握其DNA的數量。有了這種儀器，即使不傷一條魚也能夠獲得數量龐大的數據、掌握水產資源數量、預測海濱浴場旺季時海蜇大量繁殖的情況。這是非常有用的管理海洋資源的工具。