一瓶看似普通的海水,能告訴我們什么?在山東青島膠州灣畔,科研人員只需從海水中采集水樣,就能知道這片海域生活著哪些海洋生物。從微小的藻類到瀕危的水鳥,都涵蓋在內。
“我們?yōu)槟z州灣的海洋生物建立獨一無二的‘身份證’系統(tǒng)?!鄙綎|省青島生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心高級工程師劉旭東說。他所在的團隊,率先將環(huán)境DNA技術應用于海洋生物多樣性調查,為美麗海灣保護提供硬核科技支撐。
環(huán)境DNA,通俗地講,就是生物“留在環(huán)境中的痕跡”。比如在海洋附近,任何生物活動時都會不經意間留下DNA——脫落的黏液、皮屑、排泄物、甚至鳥掉落的羽毛??茖W家只需分析水樣中的這些DNA片段,就能識別出誰曾在這里停留。
“傳統(tǒng)方法依賴人工采樣,然后顯微鏡識別,錯過了就錯過了,認不出來就是認不出來?!眲⑿駯|介紹,而環(huán)境DNA技術具有更高的靈敏度,能夠發(fā)現(xiàn)更為少見的生物。
2025年8月中下旬,這項技術迎來了一次“小考”。當時膠州灣海水浮游植物濃度很高,采樣網(wǎng)衣上覆蓋了大量藻類。在光學顯微鏡下,這些微小生物的形態(tài)模糊難辨,團隊觀察許久,初步判斷可能是小環(huán)藻,但無法確定。于是,團隊將樣本同步送檢:一邊借助掃描電鏡放大10000倍觀察,一邊開展環(huán)境DNA測序分析。最終兩種方法指向同一個答案——萎軟海鏈藻。
這次相互印證,讓團隊對此項技術的信心更加堅定。“肉眼觀測一旦出錯不容易發(fā)現(xiàn),重新返回去找樣本復核費時費力?!眲⑿駯|說,而環(huán)境DNA將信息數(shù)字化后,可以隨時調取復核,準確率大幅提升。
一套完整的環(huán)境DNA監(jiān)測流程,如同為海水做一次精密的“身份識別”:在目標海域采集樣本并原位富集,回實驗室后對DNA提取、純化、擴增,然后進行測序,通過數(shù)據(jù)庫比對或物種識別算法,確定水樣中存在的生物種類。
讓團隊意想不到的是,這項最初針對海洋生物監(jiān)測的技術,意外捕捉到一種瀕危鳥類的蹤跡。
中華鳳頭燕鷗是國家一級保護野生動物,傳統(tǒng)監(jiān)測高度依賴人工,難度極大。

這是中華鳳頭燕鷗的捕食場景。新華社發(fā)
“我們經常關注膠州灣生態(tài)狀況,看到相關報道后就想能不能監(jiān)測到中華鳳頭燕鷗的蹤跡?”劉旭東說。2025年10月,團隊在膠州灣鳥類經常出沒的區(qū)域采集了空氣、水體、散落羽毛的樣本。結果令人振奮,這三種樣本中均檢出了中華鳳頭燕鷗的DNA信息,這意味著,研究人員即使未直接觀察到鳥類活動,也能夠通過檢測環(huán)境DNA的方法確認其曾在該區(qū)域出現(xiàn)。
采集水、空氣,就能知道它是否來過——這種非侵入式的監(jiān)測手段,與傳統(tǒng)拖網(wǎng)、潛水觀察不同,不抓捕、不驚擾任何生物,卻比肉眼看得更廣、更準。
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