本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
紐約—奇異的蘭花是否很快將像某些豪華魚子醬一樣受到 基因審查?這只是科學家們在四月中旬一個陰天的下午聚集在布朗克斯區紐約植物園討論的編碼難題之一。
如果植物 DNA 條形碼技術被證明像在動物身上一樣有用,它可能有助於防止瀕危物種的非法貿易,驗證木材型別,識別入侵物種,甚至揭示 草藥補充劑中究竟含有哪些成分——以及其他植物性產品。
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生物學家在過去十年中開發了 DNA 條形碼 技術,該過程涉及對生物體中的短基因標記進行測序,以嘗試透過物種快速識別它們。該技術已幫助追蹤 標籤不準確的動物產品,例如魚子醬和 金槍魚,以及防止瀕危動物物種的貿易。
植物 DNA 條形碼技術的發展速度較慢,因為它們的線粒體基因組(最適合測序的基因組)物種間的差異不如動物那麼明顯。植物,尤其是蘭花,特別容易雜交,產生在基因上與其他物種甚至其他屬非常接近的個體。然而,植物學家最終確定了兩個基因位點(rbcL 和 matK)開始對植物的基因條形碼進行標準化。(該技術於 2009 年發表在《美國國家科學院院刊》上,目前仍處於為期 18 個月的試用階段,在此期間,正在全領域評估使用這兩個基因區域的有效性和實用性。)
愛丁堡皇家植物園的 Peter Hollingsworth 在 4 月 16 日的研討會上解釋說,即使對於這兩個基因位點,測試的準確率也只有 70% 左右,因此在許多情況下可能需要使用額外的標記。
然而,在許多情況下,70% 的準確率足以判斷植物或植物性產品是否與其聲稱的一致。一個實際應用是測試膳食草藥補充劑,這些補充劑不受美國食品和藥物管理局 (FDA) 的監管,監管程度不如化學合成藥物甚至完整和加工食品。石溪大學婦產科和生殖醫學教授 David Baker 看到許多絕經後患者服用草藥補充劑來代替備受詬病的 激素替代療法。特別是,許多女性服用黑升麻 (Actaea racemosa),據認為它可以透過與雌激素受體結合來減輕症狀。然而,Baker 想知道他的病人拿給他看的“許多小白塑膠瓶”裡究竟裝的是什麼。事實上,在測試了二十多種市售黑升麻補充劑後,他發現其中幾種完全含有不同的物種。錯誤的 Actaea 讓他感到擔憂,因為該屬中的某些品種含有毒素,並且一些草藥試驗(通常使用商業製劑進行)已導致有害的副作用,而其他試驗則表明沒有益處,這表明並非所有試驗都在測試相同的物質。
儘管透過 DNA 條形碼技術進行植物鑑定的前景似乎很廣闊,但並非所有人都相信該技術將成為植物科學的最終答案。紐約美國自然歷史博物館無脊椎動物學館館長 Rob DeSalle 自稱是“條形碼技術的懷疑論者”,他指出,對於 描述新物種 而言,該技術遠非完美。“在分類學中——不像馬蹄鐵或手榴彈——差不多就夠了是不行的,”他說。他提倡雙軌方法,一種是在野外使用簡單的基因標記來確定物種之間的區別,另一種是使用更詳細的系統生物學方法來描述實驗室中發現的新物種。“DNA 條形碼只是 分類學家的工具箱 中的另一種工具,”DeSalle 說。
圖片來源:iStockphoto