研究人员使用环境DNA来检测当地水域中白鲨的存在

白鲨的敏锐嗅觉具有传奇色彩，可以检测到几英里外的潜在膳食 - 让我们这些在海洋中工作和玩耍的人停下来。

但是现在人类可以嗅出它们，这要归功于加州州立大学长滩分校(CSULB)和中密歇根大学(CMU)的同事们，加州大学圣巴巴拉分校和美国地质调查局的研究人员之间的合作。通过环境DNA(eDNA)的发展，科学家 - 很快，也许，任何好奇的个体 - 都可以确定白鲨是否在附近。

“这项研究的目标之一是让救生员能够走到岸边，挖出一些水，晃动它，看看白鲨是否在附近，”美国地质调查局生态学家，加州大学海洋学院海洋研究员凯文拉弗蒂说。科学研究所(MSI)。他是新文章“用环境DNA检测南加州白鲨”的主要作者，发表在“海洋科学前沿”杂志上。

该团队的结果增加了越来越多的证据表明，由于过度捕捞而导致数量下降的白鲨在过去几年中一直在加利福尼亚海岸卷土重来。

根据CSULB教授，白鲨专家和研究报告的共同作者Chris Lowe的说法，复兴的原因在于州和联邦对捕捞成功的保护，海洋哺乳动物种群的恢复以及更好的渔业管理。

“然而，白鲨人口的恢复是在一段时间内共同发生的，当时有更多人使用沿海海洋进行娱乐，最终增加了相互作用的可能性，”他说。“在过去的八年里，加利福尼亚州的幼年白鲨的出现率大幅上升，但人们对鲨鱼的叮咬并没有显着增加。”

环境DNA是从环境中收集的遗传物质，而不是生物体内的物质。动物可能留下的东西 - 如粘液，粪便或脱落的皮肤 - 包含它们的遗传特征，可以通过基因测序解析和鉴定。科学家可以提取和扩增水样中发现的DNA片段中的特定基因，并确定这些样本中包含的DNA是否来自特定物种。

在加利福尼亚州南部加州大学圣巴巴拉分校沿海的卡皮特尼亚，罗威曾在加利福尼亚州南部的几个夏季/秋季幼儿园之一的声音和卫星跟踪标记的幼鲨。Lafferty和Lowe想知道这些鲨鱼是否留下了可检测的eDNA羽流。在eDNA专家和MSI研究员Chris Jerde分享他与CMU的Andrew Mahon开发的新协议之前，Lafferty使用eDNA对鲨鱼进行采样几乎没有成功。

“十年前，我们开始研究eDNA，”该论文的共同作者杰德说。“从那时起，技术的进步大大提高了该方法的可靠性，便携性和广泛应用。”

使用称为数字液滴PCR的新物种特异性遗传分析，CMU生物学教授和研究合着者Mahon设计了Lowe发送给他的白鲨组织的特定遗传标记。Mahon的学生Kasey Benesh盲目地分析了水样和控制。鲨鱼聚集附近的样本与白鲨组织中的基因相匹配，而一英里外的水样则没有，证实水样可以嗅出白鲨。

因为eDNA可以随着电流漂移，并且鲨鱼可以在eDNA降解的时间内长距离游泳，所以新方法只能粗略地了解鲨鱼在特定时刻的实际位置。尽管如此，“Chris Lowe现在可以在他的新白鲨监测计划中添加eDNA，其中包括实时声学跟踪和无人机飞行，”Lafferty说。

对于冲浪者，海洋游泳者和海滩游客来说，白鲨数量的增加可能引起关注。虽然白鲨不以人类为食(青少年喜欢吃光线和其他鱼类)，但他们肯定会因为防御，好奇或错误的身份而咬人，造成严重或致命的伤害。环境DNA监测可以让救生员和其他人对公共安全线索负责，以确定何时要格外警惕，并帮助海洋生物学家了解白鲨在保护方面的恢复情况。

“我们现在可以沿着海岸采样eDNA，为白鲨制作更好的地图和季节，”Lafferty说，“如果我们能为白鲨做这件事，我们也可以为其他海洋物种做这件事。”

Lowe补充说：“我们不仅可以使用eDNA来确定白鲨是否出现在海滩上，还可以确定他们最喜欢的食物是否存在，例如黄貂鱼。一旦我们能够更好地改进和校准方法另一个目标是将eDNA技术整合到自动地面车辆中，这些车辆可以被编程为沿着海岸采样水移动并将数据发送到云中，同时向当地救生员发送文本警报，指出特定位置存在白鲨。这项技术为未来近实时监控带来了巨大希望。“

科学家研究的结果证明，eDNA测序已成为追踪单一物种的一般运动以及实时监测一个地区生物多样性的有力工具。最初是一种检测入侵物种(如亚洲鲤鱼和牛蛙)存在的工具，eDNA也被用于检测通常难以捉摸的受威胁和濒危物种，如阿罗约蟾蜍，加州红腿蛙和潮水虾虎鱼。

“eDNA的新进展不仅可以检测到单一物种，而且可以筛选所有鱼类或所有两栖动物的水样DNA，”Jerde说。“用于解码人类基因组的相同技术现在用于对水样中的所有DNA进行测序。从中我们可以监测鱼类种群，测量稀有物种的存在与否，并更好地联系气候变化和污染如何影响生物多样性“。