《Scientific Reports》：Improving an endangered marine species distribution using reliable and localized environmental DNA detections combined with trawl captures
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在海洋鱼类分布研究中，传统拖网调查对罕见物种监测存在局限。研究人员开展了将传统捕获方法与环境 DNA（eDNA）检测相结合以改善濒危物种大西洋狼鱼（Anarhichas lupus）分布描述的研究。结果表明该结合方法可提升物种分布描述效果，对海洋生物监测意义重大。
在广袤无垠的海洋世界里，鱼类的分布情况一直是海洋生物学家重点关注的对象。以往，描述海洋鱼类的分布，大多依靠拖网调查。然而，这种方法存在不少弊端。对于那些罕见的鱼类物种来说，拖网捕获它们的概率极低，往往需要多年的调查数据才能较为准确地描绘其分布范围，这使得短期的监测工作困难重重。而且，拖网捕捞具有破坏性，对于一些特殊的栖息地，如岩石底部的区域并不适用。
与此同时，像水下视频和潜水观测这样的非破坏性方法，虽然能在一定程度上弥补拖网调查的不足，但成本高昂，调查范围也相对较小，还只能局限于浅海区域。在这样的背景下，环境 DNA（eDNA）检测技术应运而生，它是一种通过检测环境样本中的 DNA 来推断物种是否存在的新兴方法，具有非破坏性的优势。不过，人们对其在鱼类分布调查中的应用还存在诸多疑虑，比如 eDNA 可能会远距离扩散，影响检测结果的准确性。
为了更好地解决这些问题，来自加拿大渔业和海洋部下属机构的研究人员，包括 Maurice Lamontagne Institute 和 Gulf Fisheries Centre 的 Marion Chevrinais、Audrey Bourret 等，以濒危的大西洋狼鱼（Anarhichas lupus）为研究对象，开展了一项极具意义的研究。该研究旨在探究 eDNA 检测在改善罕见物种分布描述方面的有效性，并评估其可靠性和定位能力。研究成果发表在《Scientific Reports》上，为海洋生物研究领域提供了重要的参考。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先是采样技术，在 2020 - 2022 年期间，分别在细尺度和广尺度进行采样。细尺度上，在 Banc - des - Américains 海洋保护区（BDA - MPA）的山脊进行采样，包括基于船只的矩阵采样（BDA - matrix）、在大西洋狼鱼洞穴上方采集水样（BDA - caves）以及潜水员在洞穴垂直水平断面采样（BDA - diving transect）；广尺度上，在加拿大渔业和海洋部（DFO）年度生态系统调查中，在圣劳伦斯河口和海湾（GSL）进行采样。其次是实验室分析技术，对采集的水样进行过滤、DNA 提取、定量 PCR（qPCR）检测以及代谢条形码分析（metabarcoding），通过这些技术检测样本中的 eDNA。最后是统计分析技术，利用 R 环境进行 Venn 图分析、Spearman 秩相关分析以及广义线性模型分析等，对比不同检测方法的结果，评估各因素对检测结果的影响。
下面来看看具体的研究结果：
细尺度调查中 eDNA 的可靠性和扩散评估 ：在 BDA - MPA 的细尺度调查中，共成功采样 27 个站点。BDA - matrix 中，qPCR 检测到 20% 的站点有大西洋狼鱼 DNA，MiFishU 代谢条形码分析 检测到 20% 的站点有 Anarhichas DNA，两者结合检测到 30% 的站点有相关 DNA；BDA - caves 中，qPCR 检测到所有站点都有 eDNA，MiFishU 检测到 67% 的站点有 eDNA。BDA - diving transect 中，eDNA 检测高度局限于洞穴入口，0 m 处检测率为 43%，5 - 15 m 处为 0%。这些结果表明，在 BDA - MPA 的实验设计中，狼鱼 eDNA 检测可靠且高度本地化。广尺度调查中 eDNA 检测与视觉观察结合的效果 ：在 GSL 的广尺度调查中，188 个站点采集水样进行 eDNA 评估，同时进行拖网捕捞。结果显示，单物种 qPCR 检测到 A. lupus DNA 的比例（12%）高于多物种 MiFishU 检测到 Anarhichas DNA 的比例（4%），两者结合检测比例为 15%。拖网捕获 A. lupus 的比例为 13%，将拖网捕获、qPCR 和 MiFishU 检测结果结合后，Anarhichas 的检测率提高到 23%。这说明结合 eDNA 检测和拖网捕获可以改善物种分布的描述。不同检测方法的性能比较 ：qPCR 检测 A. lupus eDNA 的灵敏度在细尺度和广尺度调查中均高于代谢条形码分析。结合多种代谢条形码分析可提高检测频率，增加样本重复数量也有助于提高检测率。此外，不同检测方法与生物量的相关性存在差异，12S248 检测与生物量的相关性最高。
综合研究结论和讨论部分来看，该研究意义重大。研究证明了在 BDA - MPA 的细尺度实验设计中，狼鱼 eDNA 检测可靠且高度本地化；在 GSL 的广尺度实验设计中，结合拖网捕获和 eDNA 检测可以有效改善物种分布的描述；并且 qPCR 检测比代谢条形码分析更灵敏。这一系列结果表明，eDNA 检测技术在描述罕见海洋物种分布方面具有明显优势，应将其整合到海洋调查中。此外，该研究还为海洋保护区的监测提供了重要数据支持，有助于更准确地评估濒危物种的保护状况，为海洋生物多样性保护和资源管理提供了有力依据。
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