環境基因追蹤術

美國人并沒有興趣如亞洲人那般把四大家魚（Asian carp）烹調成餐桌上的美味。所以，當這些70年代被引入用于處理水藻問題的魚群逃逸到密西西比河流域，就變成了水藻之后的又一個令人們頭疼不已的生物入侵問題。如何監控這些外來物種的困擾由來已久，而近期發表于國際微生物生態學學會期刊上的一篇利用下一代基因序列追蹤四大家魚的技術，或許提供了一個可行方案。

來自“餐桌上”的威脅。

物種引入的概念曾被期待成為一個化學農藥替代者，而四大家魚的投放也是為了消除鯰魚塘內的水藻威脅。只是出乎設計者意料的是，九十年代發生于伊利諾伊河的洪水沖破了養殖池的壁壘，將那些魚類帶到了密西西比河流域。憑借其個體成長和種群增殖方面的速度優勢，和比土著魚群更龐大的體型，加之沒有天敵，這些后來者迅速成為了該水域內的“多數民族”。其直接的后果就是導致本來生活在這里的物種在食物等生存資源上受到排擠，尚且不論雜交等帶來的基因污染以及產生不能生育的多倍體后代造成的配子浪費問題——而對于瀕危物種這恰恰十分致命。

當然，生物入侵的危害遠不止作用于處在食物鏈同層的物種。食物鏈下端的物種難免也會因為捕食者不加限制的數量增長而陡然下降，而上端的種群也會因為食物源的豐富而激增。這種逐級震蕩的間接效應很可能打破原來的生態平衡。美國東部森林的吉普賽飛蛾就是一個典型的例子，它們的引入和爆發促使捕食者白足鼠和其寄生蟲扁虱數量的飛速增長，導致萊姆病例的泛濫。所以，即便是亡羊補牢似的人為控制也勢在必行。

微生物間諜

掌握目標種群的分布和生活習性是抑制其增長的首要問題。然而當入侵物種的種群密度比較低時，采用傳統的網、勾等捕撈方式并不能有效地獲取實用信息；可如果等到 “鯉魚躍龍門”的情況發生時再做測量，不僅起不到預防作用，對于阻止入侵也顯得為時過晚。反倒是一種利用環境DNA的檢測手段逐漸成為了研究的重點。

伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究小組正試圖通過在水域中采集魚類P9whpQtJiWSJcDGyDLnW23Eqkw/JoNRnCfH8L+ov/GU=的排泄物來為四大家魚的監測系統提供信息。由于物種間的差異，其食物來源和消化道內的細菌有著明顯可辨的差異，這意味著其排出的身體廢物——作為生物標記——可如同身份證一樣被識別。藉由基于16S核糖體RNA的下一代基因技術，科學家們從環境樣本中提取這些生物標記，進而描繪出入侵物種的分布狀況。

類似的依據腸胃微生物來研究宿主生理狀況的方法已在諸如人體、老鼠、獼猴、小雞、蚯蚓和白蟻等物種身上得到了可行性驗證。相較于以往針對魚類表皮脫落組織的收集，大量的排泄物也更加易于獲取。

此外，魚類腸道內的微生物群落和排泄物也能反映出它們的食物偏好、生理行為等，這對進一步研究入侵與本地物種間的相似和差異有著積極的作用。并且這種以微生物作為間接觀測量的計算方式并不會隨著水域內物種數量的激增而加大工作量，這一點是傳統統計方式所不能比擬的。

元基因組

這類研究思路有個統稱——元基因組。考慮到大多數情況下微生物群落是通過相互作用來完成一系列的代謝功能而非獨立生存，將他們整個看作是一個大的基因庫來研究微觀世界，或許才能對復雜微生物群落有著更為準確的認識。譬如2005年諾貝爾醫學獎關于幽門螺桿菌的研究，即是一種細菌基因在人類腸胃中的選擇性表達。而這個基因正是人類元基因組中的一部分。而最近這類對于四大家魚腸道中的元基因組研究，也表明了近年來生物多樣性科研的發展方向。畢竟，相較于龐大的生態環境而言，單個物種的基因研究在解決某些問題時會多少顯得有些捉襟見肘。

不過目前在減少入侵鯉魚數量上還沒有突破性進展，更多的只是限制其進一步擴散。除了傳統捕撈外，伊利諾伊大學的Cory Suski教授也曾提出過利用CO2結合帶電觸網來抵御四大家魚進入芝加哥運河。當然，這些魚類要是在中國爆發估計就沒那么幸運了，這里充足的食用需求完全可以消費掉額外的增長。或者說，那是另外一種生態平衡吧。