评估深海生物多样性，海绵作为北大西洋的天然eDNA采样器

深海是地球上探索最少的前沿之一，拥有极其多样和复杂的生态系统。其中底栖生物群落在营养循环、碳封存和维持食物网等生态过程中发挥着重要作用，然而这些深海栖息底栖生物取样困难，对研究其生物多样性构成了重大挑战。

环境DNA(eDNA)技术为探索这些隐藏的生态系统开辟了新途径。一项新的研究发现海洋海绵可以作为天然的eDNA采样器，这种方法为生物多样性评估提供了条件。

海绵，深海的建筑师和哨兵

海绵是最古老的多细胞生物之一，其历史可追溯到6亿多年前。在深海中，它们形成巨大的海绵地，是各种海洋物种的重要栖息地，这些海绵地不仅增强了海底的结构复杂性，而且还提供了重要的生态系统服务。

海绵具有独特的能力，每天可过滤多达数千升的海水，提取营养物质，并无意中捕获其他生物脱落的遗传物质。这使它们成为eDNA的理想天然采样器，而eDNA是生物多样性研究的有力工具。

环境DNA是指生物通过排泄、蜕皮或细胞降解等过程释放到周围环境中的遗传物质。通过分析环境DNA，研究人员无需直接观察就能检测到物种的存在，从而更全面、更无创地了解生物多样性。

eDNA宏条形码（一种将DNA条形码与高通量测序相结合的技术）的应用已被证明对生物多样性评估具有变革性意义。通过扩增特定的遗传标记（例如线粒体基因），研究人员可以在单个样本中识别多个物种。这种方法特别适合深海等具有挑战性的环境，因为传统的采样方法在后勤方面要求很高，而且可能会造成破坏。

通过海绵被动收集eDNA，可以减少资源密集型采样活动的需要，能最大限度地减少了对环境的影响。

新的研究发现

一项新的研究在北大西洋四个深海生物地理区域采集了四个物种的97种海绵组织样本，并使用通用COI条形码区域对其进行了筛选，评估海洋生物多样性方。

研究至少发现406种后生动物，并检测出目前用作这些脆弱栖息地指标的标志性物种。这种方法在不同种类的海绵、不同的生物地理区域和整个动物界中表现出色，表明天然采样器作为高度多样化和脆弱的深海生态系统的高分辨率生物监测解决方案具有巨大潜力。

有趣的是海绵天然采集器对于分布范围众所周知的物种的检测准确性。例如，典型分布于东北大西洋和地中海的兔鱼Chimaera monstrosa确实只在东北大西洋地区发现；已知分布于格陵兰岛、冰岛和法罗-设得兰群岛的蜗牛鱼Careproctus microtus只在冰岛和法罗-设得兰群岛海绵带发现。但也发现了意外物种，比如鲎Limulus polyphemus，它出现在欧洲海岸是极为罕见的事件，它的存在可能是由于分布范围的变化或人类介导的运输，证实了海绵天然采集器分析对于监测外来和潜在入侵物种传播的有效性。

与海水采样相比，海绵天然采集器可有效评估北大西洋深海中纬度和水深范围内的群落变化。研究使用313bp标记，揭示了后生动物的物种水平分辨率，对于脊索动物、刺胞动物、棘皮动物和多孔动物来说非常准确。尽管总体而言，相当一部分序列读数仍未分配，这与大量研究呼吁扩大公共DNA序列库以及增加分类鉴定工作的观点相呼应。

思考

eDNA在海绵组织中能持续多久？海绵衍生的eDNA提供的生物多样性快照的时间分辨率是多少？不同海绵物种在从某些分类群捕获eDNA时是否表现出不同的效率，这可能导致生物多样性评估出现偏差？海绵收集eDNA的空间范围是多少？深度、温度和水化学等因素如何影响海绵捕获eDNA的效率？

参考文献：Ramón Gallego, María Belén Arias, Andrea Corral-Lou, Cristina Díez-Vives, Erika F. Neave, Cai Wang, Paco Cárdenas, Karin Steffen, Sergio Taboada, Adriana Villamor, Ellen Kenchington, Stefano Mariani & Ana Riesgo ，North Atlantic deep-sea benthic biodiversity unveiled through sponge natural sampler DNA.  Communications Biology volume 7, Article number: 1015 (2024) ，doi.s42003-024-06695-4

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