日本冲绳科学技术大学院大学（OIST）海洋基因组学部教授佐藤矩行、（一般财团法人）冲绳县环境科学中心的长田智史及东京大学等组成的研究团队共同宣布，通过分析表层海水的环境DNA就能识别出栖息在调查地点的造礁珊瑚。采用“珊瑚环境DNA分析法”与潜水员直接观察法在冲绳海域同时进行的调查结果高度一致。今后有望在不潜水的情况下，就能大规模、全面地掌握造礁珊瑚属生态。该成果发表于国际学术期刊《Proceedings of the Royal Society B》上。
图 1. 同步调查示意图。潜水员在海中直接目视观察与研究人员在船上从表层海水采集环境DNA的调查同时进行，然后比较二者的结果。（供图：冲绳科学技术大学院大学(OIST)）
珊瑚礁的面积仅占整个海洋的0.2%左右，但约有30%的海洋生物栖息于此，被认为对维持海洋生物多样性有着重要作用。珊瑚礁主要由造礁珊瑚组成，造礁珊瑚在全世界约有236属1300种。近年来，受全球变暖影响，逐渐白化，珊瑚礁正濒临灭绝的危机。
此前，造礁珊瑚的分类调查和生态调查，一般由专家通过水肺潜水等方式进行直接观察、分类和记录。另一方面，这种调查的问题点在于，对潜水员具有一定的危险性，并且即使是专家也很难发现稀有种和小型种。为了在更广范围内更加全面的掌握珊瑚礁的生态，开发新的技术与方法势在必行。
图2.船上调查作业的情景（供图：冲绳科学技术大学院大学(OIST)）
2011年，冲绳科学技术大学院大学和东京大学的研究团队成功开发出只扩增造礁珊瑚环境DNA的引物。并通过鱼缸实验验证了使用该引物可以检测出45属造礁珊瑚的“珊瑚环境DNA分析方法”的适用可能性。
此次研究团队就其能否应用于实际海域的大规模调查进行了验证。
具体做法如下，在（一般财团法人）冲绳县环境科学中心受托的“环境省监测1000珊瑚礁调查”项目中，该中心两名潜水员进行目视调查，同时OIST在船上采集表层海水（2～3个样本，每个2升）。
调查于2021年9月初至12月下旬在冲绳本岛周围的63个地点进行。这些地点多为水深3～10米的礁坡，也包括水深3～5米的礁池。目视调查记录了2～4个优势属。
采集到的海水在船上将附着在过滤器上的环境DNA进行固定，然后带回实验室进行分析。
结果，在62个地点获得了造礁珊瑚的环境DNA（1个地点因恶劣天气无法采集）。
与目视调查结果对比后发现，62个地点中41个（67%）的环境DNA结果涵盖了目视调查结果。15个地点至少涵盖2个属（24%），4个地点至少涵盖了1个属（6%），2个地点不一致（3%）。环境DNA法以91%的概率支持目视调查结果，通过分析珊瑚礁表层海水中的环境DNA，有可能检测出海水下面的珊瑚属。虽然冲绳岛周边有潮汐流，但即使考虑到了这一点，相邻地点也得到了不同的结果，说明环境DNA法对珊瑚属识别的精度之高。
据推测，精确度高的原因可能是由于珊瑚会分泌大量粘液，比水轻的粘液漂浮于表层海水并包含在样品中。此外，环境DNA法调查发现了之前从未在冲绳岛报告过、被认为最北端位于宫古岛的辐石芝珊瑚属（Heliofungia），对此有必要进行进一步的调查。
佐藤教授介绍道，“到目前为止，我们已经在珊瑚礁中发现了45个属的线粒体基因组信息。我们相信，增加可以研究的属数量将有助于掌握更多的信息。此外，我们目前正在应用日本电信公司NTT Docomo先进的水下无人机技术，开始对人类无法下潜的20～100米深度的海水进行联合调查。从理论上说，由于珊瑚与虫黄藻共生并进行光合作用，因此不存在于光线无法到达的地方，但已发现座间味村（冲绳县）的80米水深处存在珊瑚。本次发现的这种方法不仅可以在不潜水的情况下进行调查，而且还可以在难以支付潜水等调查费用的小岛国家实施。期待今后可以通过这种方法调查全世界的珊瑚礁现状。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences
论文：An environmental DNA metabarcoding survey reveals generic-level occurrence of scleractinian corals at reef slopes of Okinawa Island
DOI：10.1098/rspb.2023.0026
