城大團隊研發新型環境DNA濾膜 更準確掌握近岸魚類多樣性

監測海洋生物有助科學家追蹤生態系統的健康狀況,改善保育工作,並管理漁業資源。其中一種極具潛力的方法是環境DNA,指生物在水中自然釋放的微量遺傳物質,例如皮膚細胞、黏液或排泄物。透過分析水樣中的環境DNA,科學家無須直接捕撈或觀察生物,便可判斷某一水域中存在哪些物種。這種方法對於監測海洋生態、保育生物多樣性具重要意義。可是,在實際環境,海水中DNA含量極低,傳統濾膜往往難以有效捕捉。
香港城市大學(城大)研究團隊聯同多間大學的科研人員,成功研發出一種新型功能化濾膜,可大幅提升海洋生物環境DNA的採集與檢測效率,提供更靈敏可靠的技術手段進行海洋生物多樣性監測。城大團隊由副校長(研究)、海洋環境健康全國重點實驗室主任(SKLMEH)梁美儀教授以及材料科學及工程學系教授及SKLMEH成員曾志遠教授領導,早前於國際頂尖學術期刊《國家科學評論》發表題為「DNA結合能力強大的特製MoS₂濾膜可透過環境DNA代謝條碼技術提升水生生物群落的檢測效能」的研究成果。
研究團隊在普通濾膜表面塗上一層超薄的二維材料二硫化鉬(MoS₂),使濾膜能更有效地捕捉水中的DNA。實驗結果顯示,這種新型濾膜在實驗室與實地測試中,均能顯著提高魚類環境DNA的檢測靈敏度。
在對照實驗中,研究人員成功利用新型濾膜準確識別多種熱帶珊瑚礁魚類,包括額帶刺尾魚(Acanthurus dussumieri)、藍刻齒雀鯛(Chrysiptera cyanea)、三點白(Dascyllus trimaculatus)、斑馬蝶(Microcanthus strigatus)及藍倒吊(Paracanthurus hepatus)等。
實地應用方面,研究團隊於海下灣海岸公園進行現場採樣測試。結果顯示,新型濾膜可在不影響整體魚類群落判斷的前提下,檢測到更多魚類物種,包括鯷魚、鯔魚及鰺科魚類等,顯示濾膜在實際海洋監測中的應用潛力。
梁教授表示:「濾膜製備簡單、成本低廉,可直接用於現有的水樣過濾流程。未來有望應用於海洋保育、生態調查及長期環境監測,特別適合用於生物資源豐富但調查困難的海域。」他補充,國家生態環境部近期正在推廣在生物多樣性調查中使用環境DNA技術,而研究團隊的創新技術將能夠支持並推動這項技術的發展。


本研究的通訊作者包括梁教授、曾教授、城大化學系黃勃龍教授,以及香港浸會大學生物系邱建文教授。研究成果展示了先進材料科學與環境生態研究的跨領域結合,為更精準、高效率的海洋生物監測技術開闢了新方向。