關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。 透過購買訂閱,您正在幫助確保未來能夠繼續產出關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的報道。
大多數人很難區分奇努克鮭魚和銀鮭,甚至幼魚和老魚。 但是哥倫比亞河流域(尤其是在華盛頓州、俄勒岡州和愛達荷州)的居民並非如此:他們不僅瞭解他們的鮭魚,而且他們區分物種的能力是保護這種快速消失的魚類的關鍵。
鮭魚曾經在哥倫比亞河中非常豐富,但現在正瀕臨滅絕——這種情況不僅威脅到它們的生存,也威脅到居住在這條大河岸邊的人們的生活:根據波特蘭西北電力和保護委員會2005年的一份報告,僅在愛達荷州、俄勒岡州和華盛頓州,商業捕魚業就僱傭了超過3600人,每年創造超過1億美元的收入。 鮭魚也是美洲原住民部落儀式的重要組成部分。
但是,過度捕撈、水力發電大壩和開發(導致棲息地破壞)對哥倫比亞河中珍貴的魚類造成了影響,其每年的遷徙種群從19世紀的頂峰時期(據估計當時數量高達2000萬條)驟降了多達90%,在某些地區甚至低至數百萬條。 從20世紀初開始,沿著哥倫比亞河及其支流修建水力發電大壩提高了電力生產,但也使鮭魚數量銳減至劉易斯和克拉克200多年前在該地區探險時數量的約3%。
為了扭轉這種下降趨勢,由內茲珀斯人、尤馬蒂拉人、溫暖泉保留地和雅卡瑪人組成的當地美洲原住民部落於1977年成立了塞利洛魚類委員會,該委員會後來擴大並更名為哥倫比亞河部落間漁業委員會(CRITFC)。
在過去的十年中,CRITFC 使用基因分析來研究當地的魚類種群,包括奇努克鮭魚、紅鮭和銀鮭。 CRITFC 的首席遺傳學家肖恩·納魯姆說,其目標是透過查明面臨風險的品種,並與當地的魚類孵化場合作,來補充最需要的品種,從而幫助增加鮭魚種群。 他說:“隨著[人類]對自然種群的影響穩步增加,更好地理解物種適應性的速度和水平[是]必要的。”
CRITFC 包括約 60 名遺傳學家、水文學家、魚類生物學家、生物統計學家、氣象學家和其他科學家(以及約 500 名支援人員),他們致力於研究鮭魚及其生態系統。 確定哥倫比亞河流域鮭魚種群的基因變異(並開發基因特徵)有助於研究人員更好地瞭解魚類的多樣性、適應性和分佈。 這些基因特徵也可用於識別以前未知的鮭魚物種何時遷徙到該地區。
研究人員表示,時間至關重要,因為一些鮭魚已被宣佈為瀕危物種。 (納魯姆說:“聯邦、州和地方各級的漁業管理者正在考慮使用這些科學家提供的資訊來幫助他們決定何時、何地以及可以捕撈多少魚。”)
科學家們可能能夠加快工作進度的一種方法是轉向更新、更快的技術,以識別魚類 DNA 或遺傳物質的變異。 自 7 月以來,CRITFC 的科學家們一直在將研究鮭魚 DNA 所需的材料載入到位於南舊金山的 Fluidigm 公司製造的原型測試系統中,該系統旨在識別 DNA 樣本中 96 個不同位置(稱為單核苷酸多型性,或 SNP,標記)的變異。 研究人員一次最多可以測試 96 個遺傳物質樣本,在四小時內提供 9,216 個同步反應(或 基因型)。 (此前,這需要在一次只能產生 384 個此類基因型結果的系統上完成。)
Fluidigm 的 EP1 系統——阿拉斯加州漁獵部(Alaska Department of Fish and Game)和西雅圖的華盛頓大學(University of Washington)也在使用該系統——在整合流體迴路(IFC)中產生這些反應,這些迴路是 1.5 英寸(3.8 釐米)見方,約 0.13 英寸(0.32 釐米)厚,由透明的橡膠聚合物製成。 IFC 包含一個微觀的隧道、閥門和腔室矩陣,含有鮭魚 DNA 樣本的溶液可以透過這些矩陣進行導向。 氣壓用於開啟和關閉隧道,將不同的溶液組合分隔在整個 IFC 中。 結果是研究人員可以研究的數千個基因型陣列。
納魯姆估計,他的實驗室購買 Fluidigm 的 EP1 系統將花費約 13 萬美元。 IFC 的成本各不相同,但大多數的平均範圍在 200 美元到 500 美元之間。 (每個 IFC 只能使用一次。)這個成本與研究人員一直在使用的加利福尼亞州卡爾斯巴德的 Applied Biosystems 檢測系統的價格標籤相當。 他補充說,兩種系統中使用的化學品的成本也相似,但科學家在 EP1 系統中使用較小的量,從而以更低的每個樣本成本更快地獲得相同的基因型資料。
該技術為 CRITFC 研究人員提供了快速 SNP 篩選和研究生物體的機會,這些生物體的基因組序列(與人類和小鼠不同)尚未被研究和編目。
當然,更好地理解遺傳學並不能在一夜之間幫助恢復鮭魚種群。 然而,CRITFC 的工作是使用科學和技術來確保負責拯救鮭魚的人們做出正確決定的經典範例。