科学探索|研究人员利用DNA测试对海洋微生物进行革命性的全面区域诊断研究人员利用DNA测试对海洋微

加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所、J. Craig Venter研究所（JCVI）和美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的科学家们使用类似于家谱研究中使用的遗传学研究工具来评估加州海岸的海洋生物多样性。其结果是发展出一项突破性的技术，研究人员将能够用来诊断海洋食物网底部影响商业上重要鱼类的丰度或造成有害藻类繁殖的条件。
从一种被称为"元编码"的方法所收集的信息中，科学家还可以利用所谓的环境DNA（eDNA）来评估海洋如何有效地保护地球免受气候变化的影响。

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2021年美国国家科学基金会（NSF）长期生态研究巡航期间收集的甲藻类
该团队今天（2022年5月4日）在《自然通讯》杂志上报告了这些发现。这项工作由美国国家科学基金会（通过加州海流生态系统长期生态研究项目）、国家海洋局以及戈登和贝蒂-摩尔基金会资助。
【科学探索|研究人员利用DNA测试对海洋微生物进行革命性的全面区域诊断】"这是未来的生态采样方法，"研究的第一作者Chase James说，他是斯克里普斯海洋学的研究生和JCVI的研究员。"这项研究代表了这种方法在长期生态采样背景下的首次部署。它揭示了当所有这些隐藏的多样性最终被显示出来时，你能看到什么" 。
评估海洋微生物组的新方法 - 生活在特定栖息地的微型植物、动物和其他生物的集合可以极大地提高科学家对海洋进行诊断的能力。在这项研究中，研究人员能够使用遗传信息来确定支配加利福尼亚海岸外表层水域中的海洋生物数量以及它们的分布的最重要因素。他们发现，营养物质的供应甚至比温度更能塑造加利福尼亚海流中微生物的概况。这个结论是用传统方法无法得出的。
James将这一过程比作扫描杂货店中所有产品的条形码来获得它们的库存，其顾问Andrew Allen在2014年启动了这项名为NOAA CalCOFI海洋基因组学项目（NCOG）的工作，从标志性的CalCOFI调查的巡航中收集的水样开始，这是斯克里普斯公司自1949年以来共同管理的一个季度计划。用两升的瓶子收集的样品被过滤，过滤器被冷冻并带回实验室。然后，科学家们按照商业DNA测试公司识别人的基因图谱的方式，对他们在这些样本中发现的所有DNA进行分析，识别样本中的所有微生物，同时他们还估计了样品中所有被识别物种的标本数量。
该方法是对传统技术的改进，如光镜技术，它可以捕捉到海水中常见的标志性物种，或对批量指标测量，如水中有多少叶绿素。与元编码相比，这些方法只是提供了关于什么生物生活在哪里的大体信息，而元编码可以更精确地识别物种，并以同样的努力获得更多的数据。
CalCOFI是在第二次世界大战后创建的，以帮助官员和渔业部门了解是什么导致了西海岸沙丁鱼种群的突然崩溃。该计划每季度在海岸边的一系列站点进行巡航。在那里，科学家们重复进行一系列的物理和生物地球化学测量，揭示生态条件。通过调查，科学家们收集了详尽的海洋环境的历史。
"有趣的是，70年前，CalCOFI甚至无法想象你可以对两升海水进行采样，并获得关于海洋微生物群落的全面数据，"James说，"但这项研究的一个主要未来目标是实现CalCOFI最初设定的目标，即了解推动我们区域渔业成功和失败的过程。这项前沿研究可能被用来回答70年前的问题" 。