学生DNA侦探正在工作。
学生DNA侦探正在工作。康奈尔大学

一旦他们潜入尸体水,北部的蛇头很难动摇。这种入侵的鱼把它们尖利的牙齿锁在其他鱼类、本地鸟类和小型哺乳动物周围,它们疯狂地繁殖。两年之内,一只雌企鹅可以产下十五万枚卵。只要它们保持湿润,它们就能在陆地上存活数天,通过拍打鳍和尾巴来推动自己从一个水体游到另一个水体。

到目前为止,纽约州已经爆发了两起来自亚洲的“不受欢迎的客人”疫情,其中一起已经得到了控制,另一起的预后则要糟糕得多。如果不加以控制,奥兰治县一个湖中的种群“有可能蔓延到整个哈德逊河流域,并蔓延到五大湖和美国大陆。”根据环境保护部的数据

当一个入侵物种完全占领一个新的栖息地时,几乎不可能完全根除。康奈尔大学兽医学院的高级研究员唐娜·卡西迪-汉利说:“说实话,这几乎行不通。”可以在外星人数量达到临界数量之前对其进行管理,但这也是最难以发现和跟踪的时候。纽约州遍布着成千上万的池塘和湖泊。涉水到所有的地方是不可能的,眼睛睁得很亮,只为了看到一闪而过的蛇头鞍状鳞片。于是,在一个细雨蒙蒙的秋日早晨,一群学生出发去寻找另一种方式。

蛇头具有很强的侵入性,很难被发现。
蛇头具有很强的侵入性,很难被发现。维基共享/ cc - - sa - 2.0

通过由美国农业部国家食品和农业研究所资助的康奈尔大学的“鱼类追踪者”项目,一群穿着救生衣的青少年探出身子在码头上寻找舀取水样从哈德逊河他们把塑料袋扔进水柱,试图避免水面的淤泥和从底部搅起的泥浆。然后,他们用牙签刺穿每个袋子,让滴流通过过滤器,然后将过滤器送回实验室。

每个过滤器捕获的是一堆漂浮在水中的遗传物质,这些物质是从以河流为家的生物身上脱落下来的,甚至只是经过河流的。在实验室里,研究人员使用一种称为定量PCR (qPCR)的技术,使他们能够针对样本中的特定DNA特征。“这项技术是现成的,”兽医学院的病毒学家詹姆斯·凯西(James Casey)说,他开发了研究中使用的基因测试。“五大湖和纽约的每条鱼都有条形码,就像你在超市扫描的通用产品代码一样。”凯西说,利用这些独特的基因标识符,“我们可以制造出专门识别这种基因的引物和探针。”目前,“鱼类追踪者”项目正在寻找美国水域的一系列外来占领者:七鳃鳗、亚洲鲤鱼、圆虾虎鱼、北方蛇头、白鲈和亚洲沼泽鳗鱼。在理想条件下,这项技术可以在一个50英亩、10英尺深的池塘里找到一条鱼。由于DNA可以在水中停留长达6个小时,这项测试甚至可以标记出已经离开的游客。

自三年前试点项目启动以来,来自78所学校的3000多名学生对纽约州的320个地点进行了调查。他们目前正在监测六种入侵物种和两种濒危物种,美洲鳗和深水cisco。对于学生来说,这个项目是一个容易理解的、近距离的关于生态学、基因组学和保护的不透明概念的介绍。“这让他们真正进入了科学领域,”凯西说。“这引发了一场学生无法回避的对话。”由于学生们将他们的样本与GPS坐标配对,这些数据(在一个开放获取的网站上绘制并提供)可以帮助研究人员和合作伙伴决定在哪里集中进行针对性的根除工作。

学生们收集的DNA可以用来搜索入侵物种,并作为未来工作的基线。
学生们收集的DNA可以用来搜索入侵物种,并作为未来工作的基线。康奈尔大学

每一个带有DNA的过滤器都是一个特定生态系统在特定时刻的快照,所以它们包含的数据仍然是有价值的,即使在它们被扫描了侵入性DNA之后。研究人员正在建立一个储存库,保存在零下80摄氏度,这样就可以在以后再次筛选其他物种,或者观察气候和发展等变化如何改变生态系统,使一些物种离开目前的栖息地,或给其他物种提供繁荣的空间。

卡西迪-汉利说,就实际阻止这些入侵物种的入侵而言,这项工作只是“九牛一毛”,但它“正在建立一种可扩展、可靠且相对经济的机制”。在这个过程中,它让孩子们尝到了水生法医科学的滋味。