湖北日报全媒记者 李玉麟

从海里舀一杯水、从土里挖一抔土，或是从沉积物中取一管淤泥，科学家就能知道哪些物种曾在附近出没。这听起来神奇的操作，全靠环境DNA（eDNA）技术的助力。

“这意味着，我们不用找到生物本身，就能检测到它的DNA。”近日，在湖北省动物学会学术年会上，中国科学院水生生物研究所何舜平院士以《eDNA及数据库在生物多样性领域的研究进展及应用》为题，分享了这项技术的魅力。

从过去采集近一吨水带回实验室的沉重繁琐，到如今只需带走一张滤膜的轻松便捷，科技迭代正为长江大保护注入源源不断的动力。

科研人员使用采样工具进行现场采样。（受访人提供）

神奇技术实现“鱼过留痕”

环境DNA，简单说就是生物在环境中留下的“基因痕迹”。动植物的体液、粪便、脱落的皮肤或毛发，都会将DNA释放到空气、土壤、水体、沉积物等环境样品中。科研人员通过提取这些DNA，就能知晓环境中存在过哪些生物。

在过去，监测水生生物得靠捕捞、声呐等传统手段，不仅耗时费力，还可能对生物造成干扰。为了打破这一桎梏，何舜平带领科研团队研发出Tri-Mode eDNA Sampler（三模式eDNA采样器）。“以前采集水样要扛回近一吨，又麻烦又费时间；现在用我们的设备，现场过滤后，带一张吸附了环境DNA的滤膜就行，对环境还零伤害。”说起这款设备，何舜平满是自豪。

巴掌大小的滤膜。

这个长得像农药喷雾机一样的采样器，能轻松安装在无人船、无人机等平台上。它让科研团队用更小体积采集到更多环境DNA，采样的灵活性和效率大大提升。在武汉东湖的实证研究中，这款采样器成功检测到16科36属共51种鱼类，精准呈现了不同区域的鱼类群落结构差异。目前，该设备已拿下10项专利，相关成果发表在《中国科学：生命科学》权威期刊，成为生态监测的“新利器”。

环境DNA监测6万多种水生生物

如果说采样设备是“前端探测器”，那么数据库就是环境DNA技术的“大脑中枢”。

何舜平团队牵头打造的水生生物eDNA数据库，已收录超60万个条形码，覆盖6万多种水生生物，包括浮游植物、浮游动物、底栖动物、鱼类等多个类群。在全球水生生物领域，其数据量、覆盖范围和准确性都名列前茅。针对不同区域需求，团队还搭建了特色数据库，比如长江流域鱼类DNA条形码数据库，覆盖了赤水河95%的鱼类物种，让当地鱼类环境DNA监测的检出率达到75%-90%，为长江支流生态保护提供了精准数据支持。

“这个数据库不仅能助力全球生物多样性框架目标实现，还能为政府决策提供不同尺度的数据参考。”何舜平介绍，团队牵头的“万种鱼类基因组计划”（Fish10K）首期研究成果已在《创新》期刊发布。该成果在新增数百个鱼类物种从头测序的基础上，整合分析了464种真骨鱼的全基因组数据，构建起迄今世界范围内覆盖度最广、精度领先的鱼类基因组图谱，填补了全球鱼类基因组研究的多项空白。

构建“空天地水”一体化智能监测网

“长江大保护，首先要摸清生态家底。”为了这份“家底”，何舜平带领团队开启了漫长的采样之旅。从长江源头到入海口，从干流到支流，他们的足迹遍布长江流域主要水域，累计采集水样数万份。

长江江豚作为濒危珍稀物种，利用传统方式监测，难度大、成本高。而何舜平团队用环境DNA技术，精准摸清了江豚在不同生境、不同季节的分布规律，还揭示了其主要栖息环境中的病原菌分布特征，为制定针对性保护方案提供了科学依据。

在“长江十年禁渔”政策成效评估中，环境DNA技术同样发挥了关键作用。中华鲟自2017年起未被观测到自然繁殖，一度陷入生存危机。团队通过6年连续环境DNA监测，成功捕捉到中华鲟的洄游规律，为追踪其产卵迁徙路径、评估禁渔政策对珍稀物种的保护效果提供了关键数据。

如今，长江、赤水河的鱼类资源量已比禁渔前增加了一倍多。

这项技术的应用还不止于长江。在青藏高原，科研团队用它监测高原湖泊中的浮游动物与浮游藻类，为高原生态脆弱区保护提供了全新视角。在深海领域，通过环境DNA技术与基因组学结合，团队揭秘了马里亚纳海沟深渊狮子鱼适应高压、黑暗环境的遗传机制，填补了深海生物研究的空白。

“随着技术不断成熟与推广，它将为守护长江、守护地球家园贡献更多。”何舜平表示，团队将推动多技术融合，把环境DNA技术与遥感、传感器网络、人工智能（AI）相结合，构建“空天地水”一体化的生物多样性监测网络。