摘要：近日，“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编了解到，加拿大一家致力于解决微塑料污染问题的环保公司——海洋诊断公司（Ocean Diagnostics）推出了一款名为Ascension的自动化机器人。这款机器人重达22磅（相当于10千克），能够在小型船
本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：
文 | 王纯瑶（北京外国语大学）
本文约2300字，阅读约5分钟
近日，“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编了解到，加拿大一家致力于解决微塑料污染问题的环保公司——海洋诊断公司（Ocean Diagnostics）推出了一款名为Ascension的自动化机器人。这款机器人重达22磅（相当于10千克），能够在小型船只上采集深达400米的海洋环境DNA（eDNA）样本。这一技术的突破将促进人类提升海洋研究能力，为对抗生物多样性丧失作出贡献。那么，Ascension究竟是如何运作的呢？下面，小编将为大家带来这项技术的介绍。
什么是eDNA技术？
eDNA是指生物体释放至体外环境中的DNA片段，其来源广泛，一方面源于生物皮肤、鳞片受损导致的细胞脱落，另一方面则来自生物在呼吸、排泄等正常生理活动中释放的DNA。生物自身的生理活动和环境因素都会影响eDNA的排放：生物的活跃程度、疾病损伤和繁殖等生理活动会直接影响eDNA产生的速率；温度、水化学性质、水文条件等因素也会对eDNA的扩散和降解过程产生影响。
如同人类DNA携带遗传密码一般，eDNA同样蕴含着遗传密码。若能收集这些DNA片段并破解其遗传密码，人类将有望勾勒出一幅更为完整的生物系统图景。借助eDNA进行生物监测是一种强大的生物多样性监测手段，在生物多样性评估、濒危物种保护以及入侵生物监测等诸多领域展现出了巨大的应用潜力。尤为关键的是，eDNA技术属于真正的非侵入性方法，即便在采样时，也不会对所研究的物种或者栖息地造成任何损害，而仅仅通过检测海洋物种在水中遗留的微观痕迹，就能对它们进行检测与追踪。
上图展示了eDNA是如何产生以及eDNA技术如何破译其背后的生物秘密。图源：Nina Yang, Di Jin, Annette F. Govindarajan, Applying environmental DNA approaches to inform marine biodiversity conservation: The case of the Ocean Twilight Zone, Marine Policy, Volume 165, 2024, https://doi.org/10.1016/j.marpol.2024.106151.（CCBY）
虽然eDNA检测方法已问世超过十年，然而由于从样本采集到数据分析缺乏商业化处理模式，这些方法以往通常局限于学术研究范畴。Ascension的出现，为eDNA技术实现商业化奠定了基础。
Ascension的创新点
传统的生物多样性评估方法往往费时又费力，常见的方法包括通过航空视频或水下潜水进行目视调查、拖网捕捞或破坏性采样。但这些手段不仅具有破坏性，而且容易产生人为误差，遗漏一些隐藏很好的神秘物种。
此外，传统的评估方法往往会使用大型船只，研究人员在大型船只上运用尼斯金采水瓶（Niskin bottles）和采水器组（rosettes）等仪器进行eDNA深度采样。但这一方法同样存在局限性：不仅必须配备绞车系统和培训人员，而且采样计划和地点只能遵循船只现有的勘测路线，而不能无法由科学家的目标采样需求决定。大型船只无法探索近岸栖息地，导致许多沿海数据集缺失。
Ascension是一款重22磅的系留式采样设备。它能从小型船只一侧或固定设施处采集深度达 400米的经过过滤的微塑料或eDNA样本，适用于海洋和淡水环境，且无需沉重昂贵的部署设备。Ascension还配备了全套温盐深（CTD）传感器，能让用户实时测量深度、温度、盐度、流速以及过滤的总体积，以便根据不同的研究目的采集高度有针对性的样本。研究人员可以自由选择研究地点，记录各个时段的不同数据，设备操作十分便捷。
由于eDNA非常敏感且无处不在，在采集过程中保持无菌环境以及避免污染至关重要。Ascension采取了创新设计以解决这一问题，它配备了七个独立的过滤器外壳，每个外壳中装有一个直径 47 毫米的过滤器，可进行直接原位过滤。夹管阀系统将水吸入过滤器，而非压入，这样既减少了传统eDNA采样方法中耗时的过滤过程，又降低了样本被污染的风险。
在寻找稀有目标物种时，研究人员需尽量减少从采集水样、过滤到将过滤器浸入防腐剂之间的时间。传统的尼斯金采样法从采样到过滤的时间间隔长，研究人员需在采样船上或回实验室后再行过滤，耗时且容易污染样本，降低数据可靠性。但Ascension在每个采样深度都提供原位过滤，减少了整个过程中的潜在污染源。
上图为Ascension的构造。图源：Ocean Diagnostics在2023年10月发布的Ascension Brochure。www.oceandiagnostics.com
Ascension的未来
Ascension让eDNA采样变得简单易行，无论是研究人员、环保主义者还是社区科学家都能使用。在2023年3月至4月期间，明德鲁基金会的海洋组学团队就使用Ascension的设备，在澳大利亚西南海岸线长达 2000 公里的区域内采集了数百份环境 DNA 样本。尽管澳大利亚约43%的海岸线虽已被划定为海洋保护区，但这些海洋公园在评估和持续开展生物多样性保护方面能力参差不齐，Ascension为海洋公园提供了一套可持续的生物多样性监测工具。
海洋诊断公司（Ocean Diagnostics）的首席执行官兼联合创始人伊桑・埃德森（Ethan Edson）表示，目前全球面临着生物多样性丧失的严重问题，我们需要拿出创新的解决方案，既能够实现大规模的商业化，又具备可持续性、高效可靠的特点。Ascension降低了生物多样性监测的成本，提高了数据的可靠性，将eDNA技术向更多群体开放。未来如果Ascension实现商业化推广，将有望为全球生物多样性保护工作带来积极变革。
1、尼斯金采水瓶（niskin bottles）
结构原理：尼斯金采水瓶通常由一个圆柱形瓶身、一对活动瓶夹和触发装置组成。使用时，将采水瓶通过缆绳缓慢下放到预定深度。采水瓶在下放过程中处于开启状态，水流可以自由通过。到达预定深度后，释放使锤。通过采水瓶的触发装置，关闭瓶盖，将水样密封在瓶内。目前使用的尼斯金采水瓶的材质基本是聚乙烯，其容量可高达30升。
2、采水器组（rosettes）
采水器组是一种常见的水样采集设备。该设备是一个框架结构，围绕着一个中心圆柱体分布着12到36个采样瓶，这些采样瓶的容量通常在1.2升至30升之间，中心圆柱体上可以连接温盐深仪（CTD）或其他传感器组件。采样瓶的种类多样，小至从小船一侧放下的水桶，大至通过缆线送至深海海底的大型水瓶。这种技术虽然相对来说使用简单，但运输和部署过程中设备整体较为笨重并且易碎。
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编译 | 王纯瑶（北京外国语大学）
审核 | Richard Li，Linda Wong
排版 | 绿叶
关于作者
王纯瑶，目前就读于北京外国语大学法学院大三，辅修法语，关注海洋生态保护以及海洋法动态前沿发展，并希望将其作为今后的研究方向。中国生物多样性保护与绿色发展基金会国际部、“海洋与湿地”（OceanWetlands）志愿者。
引
用
本
文
王纯瑶（编译）.海洋“基因侦探”上线：Ascension赋能eDNA采样技术革新.海洋与湿地. 2025-03-18
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斑海豹©摄影：王敏幹（John MK Wong） | 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands
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【参考资料】
【海洋与湿地·小百科】你知道吗？2025年联合国海洋大会将于2025年6月9日至13日在法国尼斯举行，由法国和哥斯达黎加共同主办。此次大会的主题是“加速行动，动员各方力量保护和可持续利用海洋”，旨在推动实现联合国可持续发展目标14，即保护和可持续利用海洋资源。会议将汇集各国政府、国际组织、科研机构、非政府组织及私营部门等利益攸关方，共同探讨海洋生物多样性保护、可持续渔业、海洋污染治理、蓝色经济等关键议题。中国生物多样性保护与绿色发展基金会“海洋与湿地”（OceanWetlands）将组建代表团派代表团赴法国参会。©摄影：王敏幹（John MK Wong）
来源：中国绿发会