美国宇航局正计划进行一次载人登月新任务，但地球上有一个同样神秘的地方，科学家们正努力了解更多：那就是深海。深海黑暗、寒冷且难以到达，是地球上最大的生物群落，里面生活着长相奇特的鱼类和其他生物，其中许多物种从未被科学鉴定过。
加拿大科学家本周在《公共科学图书馆—综合》(PLOS ONE) 上发表的一篇新论文，探讨了一种诱人的可能性：通过分析深海动物在海水中留下的残余 DNA 来评估它们。这种方法被称为环境 DNA (eDNA) 元条形码，它涉及对含有生物体脱落的遗传物质片段的海水样本进行测序，以了解海洋中的种群密度和物种多样性。
加拿大安大略省整合生物学与生物多样性研究所的生物学教授 Mehrdad Hajibabaei 表示：“每个生物体的基因组中都有一些部分编码着对物种特异的基因。”他解释说，在这种方法中，这些部分就像一个条形码，能够唯一地识别出在海水中发现的 DNA 所属的每一种生物。
在这项研究中，Hajibabaei 和他的同事将 eDNA 元条形码应用于在约 4600 英尺（1440 米）及以下深度采集的海水样本。在实地工作中，他们确定了需要多大的海水样本量才能获得有用的结果——他们发现需要超过 6 杯（1.5 升）——并使用不同的“引物”（即实验室中用于使样本可读的 DNA）测试了这些样本。
利用 eDNA 元条形码，该团队能够识别出与传统深海采样方法相当数量的物种。但他们认为，当针对这种极端环境优化方法时，eDNA 元条形码在深海中应该能够做得更多。目前，他们正在努力确定最佳样本量和用于读取样本的实验室技术。
伍兹霍尔海洋学研究所的博士后研究员 Elizabeth Allan 表示，包括拖网和鱼饵摄像机在内的传统方法只能提供对复杂深海世界的快照，她正在参与该研究所的海洋暮光区项目。而且它们有一个显著的限制：它们只能捕捉到采样时存在的生物。然而，生物的 DNA 在寒冷黑暗的深海中可以保存一天以上，这意味着一份海水样本可以更多地说明最近哪些生物出现在这片海域。
所有生物都会脱落 DNA，无论是体细胞（如皮肤细胞）还是排泄物（如尿液和粪便）。随着读取遗传信息的新技术出现，科学家们开始研究脱落的 DNA，以寻找特定环境中生活着哪些动物以及它们的数量的迹象。在许多情况下，就像在海洋中一样，这种方法比传统的种群调查方法更便宜、逻辑上更简单，而且更全面。
环境 DNA 已经用于研究海洋的其他层面。“这对海洋科学来说是一个真正的游戏规则改变者，”洛克菲勒大学人类环境项目的高级研究员 Mark Stoekle 说，他研究 DNA 条形码和环境 DNA。
Allan 说，这篇论文“是一篇完美的入门论文，有助于填补我们对如何在深海中进行 eDNA 元条形码研究方面所知甚少的许多空白。”它的发现表明，eDNA 方法可能非常适合研究深海。
但没有任何一种方法能告诉我们一切。在这篇论文中，研究人员讨论了在进行 eDNA 使用样本的同时，还可以使用水声学等方法来检测深水生物的存在，从而告诉他们在哪里采样。Allan 说，如果与这种方法结合使用，eDNA 的潜力会更大。
Hajibabaei 说：“这项工作是为了展示该技术的潜力并进行优化。”他的团队将继续致力于利用这些方法了解更多关于深海的信息，他表示未来的论文将处理检测到的物种类型。那里还有另一个世界等待探索，就像月球一样。
