DNA條形碼 海洋生物的「身份證」

原標題：DNA條形碼 海洋生物的「身份證」

　　臺禹微製圖

　　近日，科技部科技基礎性工作專項部署了「我國近海海洋生物DNA條形碼資源庫構建」項目，由中國科學院海洋研究所承擔，預計在未來5年內搭建起一個涵蓋2000個物種的15000條標準數據的基礎DNA條形碼資料庫。

　　在人類賴以生存的地球上，約70%的面積被海洋佔據著。而在這片廣袤無垠的蔚藍中，生活著數以萬計的生物。隨著人類對世界認知的加深，曾經神秘莫測的海洋也漸漸變得「透明」。海洋中的生物，哪些可以入藥，哪些可以食用，哪些可以學習效仿……都被人類打上了「標籤」。

　　如今，人類在開發海洋的同時，希望對海洋了解更多，也能更好地保護海洋。8月18日，科技部科技基礎性工作專項部署了「我國近海海洋生物DNA條形碼資源庫構建」項目，由中國科學院海洋研究所承擔，預計在未來5年內搭建起一個涵蓋2000個物種的15000條標準數據的基礎DNA條形碼資料庫。

　　海洋生物將擁有「分子身份證」

　　早在2004年第225次的香山科技會議上，業內專家就曾針對「海洋生物基因資源的研究與利用」進行過研討。中科院水生生物研究所朱作言院士在其題為《海洋生物基因資源研究與利用的關鍵問題》的主題綜述報告中稱，21世紀是海洋世紀，海洋生物資源的開發和利用已成為世界各海洋大國競爭的焦點之一，其中基因資源的研究和利用是重點。研究海洋生物基因組及功能基因，能深層次地探究海洋生命的奧秘；發掘海洋生物基因，有利於保護海洋生物資源；從海洋生物的功能基因入手，有助於培育出優質、高產、抗逆的養殖新品種，從根本上解決海水養殖生物「質」「量」和「病」的問題，同時還有助於開發具有我國自主智慧財產權的海洋基因工程新藥，部分解決海洋藥源問題。

　　會上，來自海洋、水產、環境、醫藥、生物等專家都針對海洋生物資源利用發表了自己的看法。會議最後，與會代表一致認為，在我國綿延18000公裡的海岸線和300多萬平方公裡的「海洋國土」，蘊藏著十分豐富的海洋生物基因資源，如何更好地開發利用是當務之急。終於，10年後，「我國近海海洋生物DNA條形碼資源庫構建」項目正式啟動。

　　項目首席科學家、中國科學院海洋研究所研究員李新正在接受《中國科學報》記者採訪時表示，該項目立項，是因為當前海洋生態系統安全、海洋食品安全和海洋生物保護、海洋生物分類學和生態學科學研究和國家海洋權益保護等多個方面都證明，在當前陸地資源開發幾近極限、海洋資源的合理開發和可持續利用成為國家戰略的形勢下，海洋生物的快速、有效、準確鑑定已成為國家的重大戰略需求。

　　「比如最近幾年，赤潮、滸苔和水母暴發等現象，都是人類對海洋生態系統的破壞和全球氣候變化造成的，但是對於海洋生態系統的修復則比破壞過程複雜得多，需要對海洋生態系統進行快速、有效、實時的調查觀測，這需要對海洋生物物種作出快速準確的鑑定。」李新正說，「而且，海洋食品中違規添加有毒或者受保護海洋生物材料也需要標準對失去原形態的痕量原材料進行快速準確的物種鑑定的手段，達到保護海洋生物和保證食品安全的目的。」

　　「眾所周知，每種生物都有其特有的遺傳密碼，即以DNA為載體的基因的核苷酸序列，如同商品標籤上的數字條形碼一樣，因此有科學家提出可以利用DNA核苷酸序列（即DNA barcoding，DNA條形碼）作為物種的鑑定標籤。生物技術的發展，使得DNA的提取和測序越來越簡便、經濟，使利用DNA條形碼技術進行生物的快速準確的鑑定成為可能和發展趨勢。而要使用DNA條形碼技術對生物物種進行準確鑑定，如同用尺子測量物體的長度一樣，必須有一把標尺，這把標尺就是生物的DNA條形碼資料庫。」李新正說，「『我國近海海洋生物DNA條形碼資源庫構建』項目就是要建立我國海域常見、關鍵的海洋生物DNA條形碼的資料庫『標尺』，同時建立憑證標本庫、DNA樣品庫。」

　　5年為15000個海洋生物貼上條形碼

　　我國是全球海洋生物物種多樣性最豐富的國家之一。2012年7月，國家海洋局發布了《中國海洋物種和圖集》。圖冊收錄了我國海域海洋生物59個門類28000餘種。將其中涵蓋2000個物種的15000條標準數據搞清楚「的確是個龐大的工程」。

　　「要想完成這一工程，需要具備四個條件。」李新正進一步解釋道，首先需要有海洋生物分類學專家，可對憑證樣品做出準確鑑定；其次，需要有大型標本館和豐富館藏，可以隨時核對樣品；第三，需要具有新鮮樣品的取樣能力，可提取有效的DNA樣本；最後，則需要傳統分類學與分子生物學的有效結合。

　　「目前，這四項條件，我們都已經滿足。」李新正說。

　　中國科學院海洋研究所擁有我國海洋生物分類學的3位中國科學院院士和1位中國工程院院士，且擁有分子生物系統學的專門人才，中科院海洋所的分子生物學實驗室設備齊全、先進，並且已在藻類、軟體動物、甲殼動物等類群中開展了DNA條形碼研究和資源庫建設的大量前期工作。該所擁有全國最大、收藏最全的海洋生物標本館，可供鑑定專家查詢。同時，項目依託中科院海洋所其他項目，可以保證為項目提供豐富且新鮮的憑證樣品，而2013年啟動的中國科學院戰略性先導專項「熱帶西太平洋海洋系統物質能量交換及其影響」是此次項目獲取新鮮樣品的重要保障之一。

　　一位不願透露姓名的專家對《中國科學報》記者表示，建立海洋生物DNA條形碼資源庫對於海洋工作具有積極推動作用，尤其對養殖、物種保護有積極意義。但是，「做好不容易」，因為物種本身有多樣性，採集樣本需要不同區域具有代表性的物種，這本身就工程浩大。「更重要的是，光有標本還不夠，DNA條形碼採集需要樣品直接從活體採集保存，如何保存完整，讓標本不被破壞，也是一大挑戰。」該專家說。

　　資源庫是發展的基礎

　　「首批入庫的物種雖然只有2000種，是我國已知海洋物種的1/10，但卻是我國近海常見的、生態系統中起關鍵作用的、有代表性的、與人們生活密切相關的海洋生物物種。對於一般的生態學調查監測、食品安全檢測、環境調查等涉及的物種鑑定，這些物種的數據已足夠使用。」李新正說。

　　資源庫的建立，讓下一步的海洋工作有據可依。例如，在管理好資源庫的同時，開展網上海洋生物物種鑑定、建立數字海洋生物博物館、網上數據共享。同時，未來隨著資源庫範圍擴大，將建成西太平洋海洋生物DNA條形碼資料庫，有利於開展我國海域海洋生物區系和生物地理學研究、海洋生物類群的系統演化研究，以及向遠海、遠洋、深海海洋生物的擴展調查研究。

　　「我相信，在資料庫構建和運轉過程中還會發現其他相關的科學問題、發掘資料庫的新功能。」李新正表示。（袁一雪）