本文最初发布于 Knowable Magazine。
一条不到一米长的双髻鲨在哥伦比亚太平洋沿岸的桑基安加国家自然公园的一艘船上的一只塑料容器中疯狂游动。这是一条脆弱的雌性Sphyrna corona，也是世界上最小的双髻鲨，当地人称之为“黄双髻鲨”（cornuda amarilla），这是因为它鱼翅和它那布满感应器的、能感知猎物移动的、形状优美的弯曲头部边缘的颜色。
佛罗里达国际大学的海洋生物学家迭戈·卡德尼奥萨（Diego Cardeñosa）与当地渔民一起，刚刚捕获了这条鲨鱼，并为其植入了声波标记，然后迅速将其放回浑浊的水中。一系列的接收器将在一年内帮助追踪它的行踪，绘制出它的栖息地坐标——这是对其进行保护的宝贵信息。
这条双髻鲨远非让这位哥伦比亚生物学家忙碌的唯一鲨鱼种类。卡德尼奥萨的任务是建立科学知识来支持鲨鱼保护，方法是定位这些生物的栖息区域，或者通过基因检测，识别出世界主要鲨鱼市场上的交易物种。
鲨鱼面临多种威胁。满足（主要是亚洲）市场的鱼翅需求是一项利润丰厚的生意：2012 年至 2019 年间，该生意创造了 15 亿美元的收入。加上它们被卷入捕鱼业的兼捕（无意中捕获的鱼类）以及日益增长的鲨鱼肉市场，每年导致数百万鲨鱼死亡。仅在 2019 年，估计死亡的总鲨鱼数量至少为 8000 万条，其中 2500 万条是濒危物种。事实上，据卡德尼奥萨和佛罗里达州萨拉索塔莫特海洋实验室鲨鱼和鳐鱼保护项目主任、分子生态学家德米安·查普曼（Demian Chapman）领导的一项 2022 年研究显示，在主要的鱼翅交易点香港市场，三分之二的鲨鱼物种面临灭绝的风险。
尽管数十年来一直有旨在保护鲨鱼的立法，但鲨鱼的未来仍然充满挑战。2000 年，美国国会通过了《禁止割鳍法案》，2011 年又通过了《鲨鱼保护法案》。这些法律要求渔民带回岸上的鲨鱼必须保留完整的鱼翅，并旨在结束割掉鲨鱼的鳍然后将其残缺地扔回水中、在海底等死的做法。其他 94 个国家也实施了类似的法规。
也许保护鲨鱼最重要的政治和外交工具掌握在《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）手中，该公约由 183 个成员国加上欧盟组成。该条约对 40,000 多种动植物提供三种保护等级（附录），并根据其受威胁状况对它们的贸易施加禁令和限制。
2003 年 2 月，姥鲨（Cetorhinus maximus）和鲸鲨（Rhincodon typus）这两个物种被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录 II——其中包含并未濒危但如果贸易得不到控制可能会变得濒危的物种。此后，受保护物种名单增加到 12 种，然后在 2023 年 11 月，又有 60 种鲨鱼被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录 II，名单大幅增加。
但这些工具真的能保护鲨鱼吗？为了寻求答案，过去十年里，研究人员一直致力于开发能够轻松识别正在交易的鲨鱼种类并确定受保护物种是否继续被捕捞的测试。他们还专注于研究世界各地的鲨鱼种群，以便为建立有助于保护这些动物的保护区提供信息。
那片鱼翅属于哪种鲨鱼？
香港港口以及中国广州是中国最主要的鱼翅贸易中心之一，鱼翅被许多中国社区视为美味佳肴，常用于做汤。香港是这些软骨的合法进口商、转口商和消费者，它们以新鲜或包装的翅边形式出售。十年前，卡德尼奥萨、查普曼和他们团队的其他成员在那里开始了一项调查，目标是回答一个问题：受保护的鲨鱼物种是否正在被捕捞？
许多鱼翅看起来相似，很难知道它们是否属于《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录 II 中列出的鲨鱼。但科学家们确信，通过使用基因分析工具，他们的问题可以得到解答。
在搜遍了一个由多家店铺组成的、摆满了黄色鱼翅碎片的袋子和罐子的市场后，卡德尼奥萨带着几个随机挑选的包裹回到了他在佛罗里达的实验室。接下来的挑战是开发针对死亡物质进行分子鉴定的分析方法。“问题在于，加工过的鱼翅 DNA 已经降解，无法通过既有协议进行鉴定，”卡德尼奥萨解释说。“用于鉴定鲨鱼产品的基因方法确实存在，但它们通常依赖于对大段 DNA 进行测序，这在处理高度加工的产品时可能会失败。”
因此，卡德尼奥萨、查普曼和其他同事开发了一种新测试，使用一种称为 DNA 条形码的技术，该技术读取短段 DNA 序列以检测样本中含有哪种鲨鱼。它不仅适用于鱼翅，还适用于煮熟的鱼翅汤和由鲨鱼肝油制成的化妆品。
DNA 条形码技术使用细胞色素 c 氧化酶 I 基因（COI）的小片段作为分子标签。每种动物物种都有其独特的 DNA 片段标签或条形码，法医遗传学家将样本的 DNA 序列与生活动物的基因序列数据库进行比较。
卡德尼奥萨及其同事设计的方法比原始的条形码技术更有效，因为测试只需使用 150 个碱基对即可识别物种，而不是使用 COI 基因的全部 650 个碱基对作为物种条形码——实际上是一个微型条形码。该测试还同时分析每种物种的多个微型条形码或 COI 基因，而不是只分析一个。这使得识别高度加工产品中的物种变得更容易，即使是在一碗汤里。
在对香港购买的 9,200 份鱼翅样本使用该协议的四年里，卡德尼奥萨及其同事证明，交易量最大的鱼翅物种包括《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录 II 中列出的鲨鱼——特别是双髻鲨家族（Sphyrnidae）的几个物种，以及蓝鲨（Prionace glauca）。
为了更轻松地识别正在交易的鲨鱼种类，卡德尼奥萨和查普曼决定将实验室搬到港口。2018 年，他们在《自然》杂志上发表了一种用于快速现场 DNA 分析的便携式实验室设计：在一个反应中，耗时不到四小时，就能检测出当时列在《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录 II 中的 12 种鲨鱼中的 9 种。“这是一种 PCR 或聚合酶链式反应测试，就像新冠病毒检测一样，”查普曼解释说，但它不是检测病毒遗传物质的片段，而是检测 COI 基因的片段，每种鲨鱼的 DNA 序列都不同。它易于使用，因此适合港口官员，每份样本成本仅为 94 美分，即使是低收入国家也能负担得起。
现在有 70 多种鲨鱼受到《濒危野生动植物种国际贸易公约》的保护，需要更强大的工具来识别交易材料中的受保护物种。查普曼正在与 Ecologenix 公司合作，该公司已对 PCR 测试进行了修改，使其能够一次识别多种物种。
Ecologenix 的开发基于一项名为 FastFish-ID 的技术，该技术最初是为了识别硬骨鱼而创建的。在印度尼西亚进行的一项小规模研究表明，该技术可以适应用于鲨鱼等软骨鱼。这种鉴定技术也利用了 COI 基因，但将荧光染料和机器学习融入 PCR 程序，以帮助识别物种。尽管成本较高（每项测试 10 美元），但它功能更强大，因为它可以一次识别更多物种。
保护鲨鱼的家园
基因分析不仅能让科学家知道交易的鱼翅或肉属于哪种鲨鱼，还能告诉他们动物在地理上的来源。双髻鲨尤其适合这些研究，不仅因为它们现有的 DNA 数据库非常广泛，而且因为它们倾向于回到出生地繁殖。
割鳍是一种残忍的做法，即砍掉鲨鱼的鱼翅，然后将鲨鱼扔回水中，它们不可避免地死亡。这些软骨附属物的商业价值极高，以至于渔民不会浪费船舱空间来储存整条鱼。鱼翅的烹饪重要性，其消费既是中国文化传统又是旅游景点，取决于它们在身体上的位置。最珍贵的是第一背鳍——最大的那个，位于动物的背部——躯干侧面的胸鳍，以及尾部下端的鳍。
鱼翅汤是世界上最昂贵的海鲜之一——一碗可以卖到 100 多美元——但消费者也可以以低于 30 美元的价格购买生的、处理过的、冷冻的、腌制的或干燥的鱼翅，即可食用或烹饪。“这是一种非常奇怪的菜，”厨师戈登·拉姆齐（Gordon Ramsay）在一段 YouTube 视频中说。“它尝起来什么味道都没有。几乎就像粉丝一样。汤本身很美味。但你可以放任何东西在里面：鸡肉、鸭肉……唯一会毁了它的是鲨鱼鳍本身。”
– 安吉拉·波萨达-斯瓦福德
摄影：HARMON / FLICKR
2009 年，马哈茂德·希夫吉（Mahmood Shivji），佛罗里达州劳德代尔堡新南大学海洋基金会（Save Our Seas Foundation）的负责人，与查普曼共同领导了一项研究，该研究证明了使用一种称为遗传种群鉴定（GSI）的法医方法可以确定香港市场交易的鱼翅的来源。
研究人员使用 GSI 分析了来自香港市场的 62 条锤头鲨（Sphyrna lewini）的鱼翅 DNA。GSI 分析线粒体中的 DNA，线粒体是细胞中由母亲遗传的细胞器，因此可以追溯到该生物的区域出生地。研究发现，这些鲨鱼来自印度洋-太平洋、东大西洋和西大西洋盆地，其中高达 21% 来自西大西洋，在那里它们被列为濒危物种。换句话说，国际鱼翅贸易继续威胁着该地区的濒危种群。
查普曼及其同事在 2020 年进行的一项后续研究显示，香港市场上的锤头鲨鱼翅样本中，75% 来自起源于太平洋的两个种群，但主要来自东太平洋——占所有样本的 61.4%——而该物种在美国《濒危物种法》下被列为濒危物种。
识别正在交易的鲨鱼种类并追踪它们的地理来源只是保护工作的一部分。了解不同鲨鱼种类的活动和种群结构对于确定哪些海洋区域应受到保护也很重要。
“按海洋鱼类的标准来看，鲨鱼体型相当大，并且能够进行长距离迁徙。它们倾向于高度迁徙的看法促使许多国家等待国际管理政策，”查普曼和合著者在一篇发表于《海洋科学年鉴》的文章中写道。但作者认为，事实上，一些鲨鱼种群将受益于小规模的保护立法。
在分析了 80 多项关于鲨鱼追踪和种群遗传学研究的结果后，科学家们确定了至少 31 种鲨鱼表现出沿海行为，例如表现出固定性（在特定地理区域停留很长时间）、忠诚性（长时离开后返回）或恋母性（返回出生地繁殖）。作者总结说，这些鲨鱼种群可能会对设计得当的保护区和国家级保护立法作出良好反应。
因此，监测这些沿海鲨鱼，包括生活在珊瑚礁中的鲨鱼，是关键，卡德尼奥萨说——这也是查普曼担任科学主任的 Global FinPrint 项目的重要性所在。这是对珊瑚礁鲨鱼的最大规模全球调查，通过将相机固定在水下结构物上并部署诱饵来吸引鲨鱼。该项目的第一阶段于 2018 年结束，在 58 个国家和 400 多个珊瑚礁进行，比较了受保护和未受保护的海洋区域。
在 Global FinPrint 的第一阶段，卡德尼奥萨负责监测哥伦比亚加勒比海一个巨大的海洋群岛——联合国教科文组织 Seaflower 生物圈保护区。结果出乎意料。尽管 Seaflower 大部分地区的珊瑚状况不佳，但该项目发现了大量各种大小的鲨鱼，以及至少七个物种。卡德尼奥萨认为，这可能是因为鲨鱼在一个食物仍然丰富的珊瑚礁区域觅食，因为渔船很难进入。他说，另一个原因是当地社区正在遵守保护法规。
Global FinPrint 的第二阶段于 2023 年 12 月开始，计划返回 26 个国家，评估海洋保护区内鲨鱼的状况：这些区域是政府机构限制人类活动的海洋区域。这些数据应该有助于各国确定哪些区域孕育着健康的礁鲨种群，并设计新的保护区来实现这一目标。
查普曼和卡德尼奥萨都表示，他们对全球鲨鱼的未来持中度乐观态度，前提是科学、公众舆论和立法——以及立法的执行——能够协同作用。
“确实存在严重的问题，”查普曼说。“但好消息是，我们开始做对了。在美国，我们看到了鲨鱼的恢复”——他以佛罗里达州在新立法后鲨鱼目击事件的增加为例。“我们只是停止杀死太多，让它们得以繁殖，”他说。“我的职业目标是帮助尽可能多的国家做类似的事情来改善现状。这是我在用一种长远的说法表示我充满希望。”
卡德尼奥萨希望他的研究能够帮助确保鲨鱼保护的法律和协议得到切实执行。“我们的想法是，通过我们的研究，CITES 可以开始收紧对国家的控制，并说‘你们声称这是可持续的？给我们看看你们是从哪里弄来的’，”他说。
卡德尼奥萨补充说，保护鲨鱼并非可有可无。这些鱼是原始生物，它们已经在水下景观中航行了 4 亿年，它们依靠的是我们才刚刚开始了解的感官。鲨鱼通过捕食死亡的有机体来帮助维持水中的碳循环，并通过控制捕食海草的物种来间接促进植物光合作用的持续平衡。卡德尼奥萨说，让它们留在我们的海洋中至关重要。
文章由Debbie Ponchner翻译
这个故事是 Knowable en español 系列的一部分，该系列关注影响或由美国拉丁裔进行的科学研究，并得到了 HHMI 科学与教育媒体集团的支持。
本文最初发表于 Knowable Magazine，这是一个独立的、来自《年鉴评论》的新闻报道。注册 时事通讯。
