T条形码彻底改变了杂货店。一个过度劳累、薪水过低的员工将不再费力地回忆起茴香球根和芹菜根的区别,也不再为罐头鲑鱼和罐头金枪鱼的价格标签而折服。
但是条形码在收银员能够扫描之前就已经存在了。在每一个生物的肉体深处,一个由As、Cs、Ts和gs组成的短序列——代表组成dna的四种化学物质——揭示了一个物种的独特身份。保罗·本特森是加拿大新斯科舍省达尔豪西大学的鱼类学家,他通过阅读大自然的条形码来了解盘子里的食物。他和他的同事一直在储存一个DNA条形码数据库,这样在几个小时内,人们就可以看到他们的鱼条是来自大西洋鳕鱼还是阿拉斯加鳕鱼。本岑将这些数据与一个更大的项目共享,该项目对所有生物体进行条形码生命条码资料库总部设在安大略省圭尔夫大学(University of Guelph)。目前,该数据库包含13.8万多条条目。
为了继续这个月对生命解码的探索,鹦鹉螺叫本岑来谈论条形码和鱼类DNA中的其他秘密。
如何扫描动物的DNA条形码?
这是一项简单的工作,但你需要一些工具来提取和排序一个有机体中的特定基因。在数据库中,我们特意从所有动物中选择了一种基因进行分析,称为细胞色素氧化酶1,或CO1,它的进化速度刚好合适。一个基因变化太频繁会显示出个体之间的许多差异,以至于物种之间的差异可能会消失。而变化过于缓慢的物种则无法辨别出密切相关的物种。
为什么进化有年龄歧视
每当病理学家乔治·马丁俯身看着一具刚死的尸体时,他就会思考摆在他面前的多样性。尽管他的尸体几乎都是老人的,但变化很大。一个人的肠子里长了息肉。另一个人的动脉被堵塞了……阅读更多
一旦你有了CO1序列,它只有650个字母长,你把它复制并粘贴到我们数据库的搜索框中,几秒钟内它就会显示给你最接近的匹配。
你在数据库中输入了多少鱼条形码?
在我的实验室里,我们研究了所有能在加拿大东海岸找到的海鱼。到目前为止,我们可能已经发现了大约500个物种。
这个数据库包括了世界各地的各种动物,但是鱼类在保护方面起着重要的作用。海鲜是地球上交易最广泛的商品之一,很明显,物种替代是相当普遍的。人们说他们卖给你的是一种东西,但实际上是另一种。有时他们出了意外,有时他们在赚钱,有时他们在卖受法律保护的鱼。这很容易做到。一旦一条鱼变成鱼片,就很难通过外观或味道来判断它来自哪里。
你给寿司晚餐排序过吗?
很多次了。我甚至都懒得付钱买红鲷鱼了,因为一直都是罗非鱼。但这只是成本问题。几年前有一种情况是关于这种魅力十足的丑鱼,狼鱼。作为海产品,它们并不值钱,但它们的数量正在减少,因为它们妨碍了捕鱼。在加拿大,三个物种中有两个是受保护的,如果你捕捉到它们,你就应该把它们放回水里。但是,一位渔业保护官员曾经注意到,在码头上,一位渔民在把一些鱼放到市场上之前,把它们的头和尾割下来。他没收了尸体,最后放在了我的实验室。毫无疑问,我们可以证明这些是狼鱼,一种受保护的物种。那家伙交了一大笔罚款,好消息是消息传开了。像这样的一件案子,大家都知道不值得欺骗。
美国食品和药物管理局(FDA)和相应的加拿大机构已经开始使用了吗这样他们就可以确保海鲜被正确地贴上标签。
解码一条鱼的DNA能揭示除了它们的身份以外的任何东西吗?
确定。根据你对哪些基因进行排序,你可以了解进化。例如,我们用于动物条形码库c01的基因可以揭示两个个体是同一物种。然而,一种进化更快的基因可能在两者之间有所不同。如果你发现这些个体来自两个有着不同基因变异的种群,那么这两个种群有可能不是杂交。这可能是它们正在分裂成两个不同物种的迹象。
一旦这个物种形成的过程开始,它能停止吗?
令我惊讶的是,物种形成的过程不仅可以停止,还可以逆转。例如,当人类通过砍伐森林或向湖泊引入新动物来改变自然环境时,他们有时会打破让两个物种分开的生态屏障。突然之间,这两个物种开始杂交,这就是逆向物种形成。作为一名科学家,逆向物种形成是我感兴趣的东西,但它也令人担忧,因为它意味着多样性的丧失。
条形码在哪些方面对多样性保护有直接影响?
只要有赚钱的机会,人们就会设法避开规则。我担心鱼子酱贸易,因为有些鱼子酱的价值很高。具体来说,鲟鱼的鱼子酱可以卖很多钱,而且鲟鱼的一些物种严重濒危。鲟鱼在恐龙出现之前就已经存在了,它们能活几十年;失去他们真是太可惜了。因此,一个小贩可能会出售一种濒危物种的小鱼卵,并给它贴上非濒危鲟鱼的标签。或者他们开始在某些地方养殖鲟鱼,所以小贩可能会声称鱼子酱来自这些养殖场之一,但实际上它是野生的。
你认为条形码执法的未来会是什么样子?
在理想情况下,DNA测序将发展到无需实验室参与的地步。取而代之的是一个任何人都可以操作的手持设备。边防检查人员可能会在箱子里发现一只昆虫,取下一条腿,放进装置里,读取一个序列。他们会用移动应用程序将这些数据输入在线数据库,身份验证就会马上返回。一个网页会打开说,这是这种昆虫,这是我们对它的了解。测序技术发展得如此之快,我认为这将会发生。
如果DNA条形码在一百年前就很普遍,我们可能就不会有由外来害虫传播的可怕的树木疾病,比如栗子枯萎病,就像我们今天所做的。条形码提供了及早监测和捕捉疫情的能力,以便能够控制疫情。
领导形象:威鲁格比和雷,Folio手Col鱼印。大西洋狼鱼等,1686年,由albion-prints.com.
本文最初发表于2013年10月的《秘密密码》(Secret Codes)杂志。