當康涅狄格大學的生物學家想把他們實驗室價值 85,000 美元的 DNA 測序儀帶到大西洋的馬尾藻海時,製造商應用生物系統公司猶豫了。保修不包括海洋考察。即使是因在解碼人類基因組中發揮作用而聞名的 J. 克雷格·文特爾,也將其在馬尾藻海的微生物樣本冷凍起來,以便在岸上進行測序。他的結果表明,百慕大周圍溫暖的海域表層水中充滿了遺傳物質。康涅狄格州的生物學家想深入海洋,超越微生物,測試食物網底部的動物多樣性。在海上使用測序儀將為他們提供最佳結果。
這些研究人員是海洋生物普查的一部分,這是一個由海洋科學家組成的國際網路,該網路於 2000 年啟動一項任務,旨在到 2010 年識別海洋中的每一種生物。為此,伍茲霍爾海洋研究所的彼得·維比在深水拖網中設計了一個精細網的過濾系統。在國家海洋和大氣管理局的羅納德·H·布朗號上,首席科學家維比和他的團隊使用網狀裝置對馬尾藻海進行了搜尋。一臺全新的 140 公斤重的 DNA 測序儀用彈力繩捆在空調房裡。他們的考察是首次在船上識別來自 5000 米深的海洋動物並測序其基因標記或“條形碼”。
康涅狄格大學海洋科學與技術中心主任安·巴克林於 5 月 15 日在阿姆斯特丹公佈了初步結果。她說,這項研究將為衡量汙染、過度捕撈、氣候變化和其他人類活動如何影響浮游動物及其環境提供基線。
關於支援科學新聞報道
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,您正在幫助確保關於當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在為期 20 天的考察中,來自 14 個國家的 28 位專家收集了 1000 個單獨的標本,包括 120 種魚類(其中一些是科學新發現)和數百種浮游動物。浮游動物是漂流和游泳的動物,它們首先以藻類和其他植物(稱為浮游植物)為食。它們也互相吞食,有些甚至可以捕食小魚。許多在成年期固定在海底的生物都以浮游動物的幼蟲階段開始。海洋中浮游動物發生的一切都會對海洋食物網的其餘部分產生直接影響。
為了檢查收集到的生物,海洋科學家立即將黏糊糊的、半透明的生物混合物從過濾器中衝入冷水桶中,以便儘可能多地保持動物的生命,以進行目視識別。壓力變化對於大多數這些食草動物來說不是問題,它們可以在白天下降數百米深。晚上,它們會回到水面附近覓食,小心地踩在溫躍層附近,這是更深、更冷的水和更溫暖的地表水之間的明顯邊界。從接近冰點的溫度到浴缸水溫的溫度變化可能會殺死對溫度敏感的生物。
當動物死亡時,它們的蛋白質和 DNA 分解,它們會變得不透明並失去顏色。大多數浮游動物物種都是從不到 1000 米深處採集的樣本中得知的。在這次考察中,科學家們從地表開始,並繼續在水柱中每 1000 米的深度進行採集。
這次考察的獨特之處在於,分類學家與準備物種進行測序的分子生物學家並肩在顯微鏡下工作。“這些歷史上不重疊的技能組合意味著,為識別而收集的生物通常不會以允許提取 DNA 的方式儲存,”康涅狄格大學的博士後研究員羅布·詹寧斯說。這次考察改變了這一點。他補充說,“培養科學家精通分類學鑑定和基於 DNA 的分析是該專案的首要目標之一。”
到 4 月 30 日返回港口時,科學家們已經編目了 500 種動物,並對其中的 220 種進行了基因條形碼編碼。到 2010 年,海洋生物普查的科學家們預計將對所有 6,800 種已知的浮游動物物種以及可能同樣多的尚未發現的物種進行條形碼編碼。