利用DNA監管海鮮

一個聯邦工作組應該認真考慮投資基因組學方法,這種方法可以同時研究多個基因

大西洋(2009年8月17日)一艘懸掛臺灣旗幟的漁船“玉豐”號涉嫌非法捕魚活動,在被美國海岸警衛隊“萊加爾”號巡邏艦(WMEC 912)上的船員和來自獅子山武裝部隊海事部門、漁業部和國家安全辦公室的代表登船檢查前,在水面航行。獅子山正在其海岸更遠的水域巡邏,以保護其經濟區。“萊加爾”號以弗吉尼亞州朴茨茅斯為母港,正在進行為期三個月的部署,作為非洲夥伴關係站的一部分。

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“可疑的”——意思是引起懷疑或猜疑——是對當今世界大部分魚類買賣方式相當恰當的描述。同行評議的研究表明,市場上多達四分之一的海鮮甚至沒有貼上正確物種的標籤,這使得欺詐成為海鮮行業最大的問題之一。

第二個相關的問題是,大約四分之一的野生捕撈海鮮是使用可疑甚至公然非法的做法捕撈的,包括在漁船上綁架和強迫勞動。這種非法、未報告和無管制的(IUU)捕魚會耗盡海洋種群,威脅發展中國家的糧食安全,並導致全球每年100億至230億美元的經濟損失。在美國,非法進口約佔所有野生捕撈進口的25%,價值每年10億至20億美元

今年3月,奧巴馬政府的一個工作組釋出了一項雄心勃勃的計劃,以應對海鮮欺詐和非法捕魚。該計劃呼籲使用大規模工具,例如衛星來監視可疑船隻,以及一項國際協議來關閉世界各地港口,禁止非法捕撈的魚類。但是,工作組還應認真考慮投資基因組學方法,這種方法可以同時研究多個基因。基因組學和其他分子水平的工具具有巨大的潛力,可以提高海鮮的可追溯性,並更好地保護消費者和漁業中的守法參與者。


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使用DNA程式碼的數百個字母(通常是線粒體DNA的一個部分,稱為“條形碼”)進行物種鑑定是常規且可靠的。美國機構多年來一直使用這種方法來檢測海鮮欺詐,但僅在市場的一小部分,世界各地的研究人員已經記錄了IUU捕魚和非法捕鯨超過二十年。例如,對來自日本和韓國零售市場的數百個樣本進行測序,記錄了非法捕獵座頭鯨和灰鯨的行為。加利福尼亞州聖莫尼卡的一家壽司店的一個樣本被鑑定為瀕危的塞鯨。類似的工作正在進行中,以記錄香港市場受保護的鯊魚物種的流行程度。

“邦古佩爾卡薩”號是一艘涉嫌進行非法大規模公海流網捕撈的無國籍漁船,該船的船員在美國海岸警衛隊位於科迪亞克的“芒羅”號巡邏艦於2011年9月7日進行執法檢查之前整理他們的漁網。美國海岸警衛隊積極參與國際合作,打擊聯合國暫停鼓勵的大規模公海流網捕撈。(美國海岸警衛隊“芒羅”號巡邏艦拍攝)

雖然這些努力只涉及解碼小段DNA,但讀取更長的片段可以提供更深入的見解。直到最近,必要的技術還很昂貴、緩慢,並且不易在現場使用,但在過去的八年中,測序成本下降了10000倍,速度每年增加一倍以上,超過了摩爾定律。這為擴大和加速美國已經針對海鮮欺詐進行的有針對性的測試提供了新的機會。也許更重要的是,它提供了多種方法來打擊IUU捕魚,揭示魚在哪裡被捕撈,並可能使調查人員能夠在漁船上找到DNA證據。

該技術擴充套件的關鍵一步是推出用於檢測海鮮欺詐和IUU捕魚的快速手持裝置。目前可用的模型僅提供對常見的貼錯標籤的魚類(例如石斑魚)的是或否識別。它們使用短的、定製合成的DNA序列,當樣本是真品時會產生熒光訊號。採用此類工具可以使當局在現場檢測到貼錯標籤的魚,沒收那些貨物,並迅速開始調查。(如果海鮮標籤必須包括每個物種的學名,這將更容易。)

然而,為了更有效地打擊IUU捕魚,這些裝置需要超越是或否的結果,而是讀取DNA程式碼的字母。一種有前途的技術是“奈米孔”測序儀——一種插入筆記型電腦的手持裝置,它將DNA鏈拉過一個非常小的孔,並使用電子感測器讀取它。今天的裝置錯誤率高達30%,但改進正在到來

西太平洋(2014年10月29日)一艘小型船隊的水手和海岸警衛隊員搭乘阿利·伯克級導彈驅逐艦“邁克爾·墨菲”號(DDG 112)準備登上一艘漁船,作為大洋洲海事安全倡議(OMSI)的一部分進行檢查,這是一項雙邊協議,旨在在中太平洋內巡邏,打擊非法捕魚和其他跨國犯罪。“邁克爾·墨菲”號正在部署到第七艦隊責任區,以支援印太地區的安全和穩定。(美國海軍照片/釋出)

手持測序技術將可以掃描染色體DNA的數千個字母,以查詢單字母變異。這項技術可以用來識別物種,並且在許多情況下,可以將樣本追溯到其起源的種群。此資訊足以表明魚是非法捕撈的,或者至少其運輸標籤不準確。一項歐洲研究使用這些單核苷酸多型性來區分來自三個種群的鱈魚樣本——北海、波羅的海和東北大西洋——準確率達到95%。海洋管理委員會是一個重要的組織,負責標記可持續海鮮,正在考慮使用這些發現來拒絕為在低丰度地區捕撈的鱈魚提供其認可印章。

如今,我們擁有為太平洋鮭魚做同樣事情的工具,美國可以資助研究,以開發其他涉嫌IUU捕魚物種的必要資料,例如藍鰭金槍魚或巴塔哥尼亞牙魚(作為智利海鱸出售)。或者,美國政府可以針對已知發生IUU捕魚的特定地點,然後使用DNA來識別來自這些地方的貨物。

最後一個有趣的可能是,即使在違禁品被解除安裝後,也能識別出漁船甲板上和漁網或冷凍室中非法捕撈的魚的DNA痕跡。一種簡單的方法是在船的甲板或貨艙上執行水,並測試其環境DNA(eDNA)——從鱗片和其他組織的脫落中殘留的物質。可以將此資訊與船舶的清單進行核對,提醒當局注意IUU捕魚,尤其是在公海,傳統觀察和檢查很難進行。

基因組學並不是打擊漁業犯罪所需的唯一工具。就其本身而言,它無法告訴您某人是否超過配額或使用非法漁具。此外,一些基因組技術尚不實用或不可靠。但是,我們現在擁有的工具足以大大提高我們對所吃魚類身份的信心,為漁民提供更公平的捕撈市場,並使一種重要的食物來源更具可持續性。

Ben Shouse is an officer at the Lenfest Ocean Program.

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Scott Baker is Associate Director of the Marine Mammal Institute and professor of Fisheries and Wildlife, Oregon State University. His interest in the application of genomics methods for the detection and control of Illegal, Unreported and Unregulated (IUU) fisheries developed from his early work on molecular identification of 'whalemeat' sold in Japanese and Korean markets. Scott is a Pew Marine Conservation Fellow and has served as a scientific delegate to the Internaitonal Whaling Commission from more than 20 years.

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