環(huán)境基因追蹤術(shù)

美國人并沒有興趣如亞洲人那般把四大家魚（Asian carp）烹調(diào)成餐桌上的美味。所以，當(dāng)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(jiān)控這些外來物種的困擾由來已久，而近期發(fā)表于國際微生物生態(tài)學(xué)學(xué)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(shù)，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(xué)農(nóng)藥替代者，而四大家魚的投放也是為了消除鯰魚塘內(nèi)的水藻威脅。只是出乎設(shè)計者意料的是，九十年代發(fā)生于伊利諾伊河的洪水沖破了養(yǎng)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(yōu)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(nèi)的“多數(shù)民族”。其直接的后果就是導(dǎo)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(chǎn)生不能生育的多倍體后代造成的配子浪費(fèi)問題——而對于瀕危物種這恰恰十分致命。

當(dāng)然，生物入侵的危害遠(yuǎn)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?yàn)椴妒痴卟患酉拗频臄?shù)量增長而陡然下降，而上端的種群也會因?yàn)槭澄镌吹呢S富而激增。這種逐級震蕩的間接效應(yīng)很可能打破原來的生態(tài)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(fā)促使捕食者白足鼠和其寄生蟲扁虱數(shù)量的飛速增長，導(dǎo)致萊姆病例的泛濫。所以，即便是亡羊補(bǔ)牢似的人為控制也勢在必行。

微生物間諜

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

伊利諾伊大學(xué)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(jiān)測系統(tǒng)提供信息。由于物種間的差異，其食物來源和消化道內(nèi)的細(xì)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(biāo)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(shù)，科學(xué)家們從環(huán)境樣本中提取這些生物標(biāo)記，進(jìn)而描繪出入侵物種的分布狀況。

類似的依據(jù)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(yàn)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(nèi)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(jìn)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(nèi)物種數(shù)量的激增而加大工作量，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)統(tǒng)計方式所不能比擬的。

元基因組

這類研究思路有個統(tǒng)稱——元基因組?？紤]到大多數(shù)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(dú)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(fù)雜微生物群落有著更為準(zhǔn)確的認(rèn)識。譬如2005年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎關(guān)于幽門螺桿菌的研究，即是一種細(xì)菌基因在人類腸胃中的選擇性表達(dá)。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(fā)展方向。畢竟，相較于龐大的生態(tài)環(huán)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(shù)量上還沒有突破性進(jìn)展，更多的只是限制其進(jìn)一步擴(kuò)散。除了傳統(tǒng)捕撈外，伊利諾伊大學(xué)的Cory Suski教授也曾提出過利用CO2結(jié)合帶電觸網(wǎng)來抵御四大家魚進(jìn)入芝加哥運(yùn)河。當(dāng)然，這些魚類要是在中國爆發(fā)估計就沒那么幸運(yùn)了，這里充足的食用需求完全可以消費(fèi)掉額外的增長。或者說，那是另外一種生態(tài)平衡吧。