DNA条码技术：使所有物种都有独特身份证<%=id%>

    柯南

    10年前，用一种简便易行的方法把物种一一归类似乎是一项不可能的任务，但是感谢DNA条码技术，如今地球上所有的物种都可能拥有一份独特的“身份证”。

    　　扫描生命的条码

    在超级市场的收银台前排队等候结账是一件令人感到无聊的事情，但是如果没有条码，你可能会感到更加无聊——如今，几乎所有的超级市场的商品上都印有粗细、间隔不同的黑白条纹图案。利用光学识别系统，可以很容易地把保存在这种条纹图案上的信息阅读出来，从而加快顾客结账的速度。

    多年以来，生物分类学家一直在寻找能够迅速区分不同物种的方法。传统的分类学鉴定依赖于针对物种外观或者解剖特征的识别，这种方法既费时费力，又可能出现错误。如果每一个物种都携带有表明自己身份的“条码”，那么物种分类和鉴定工作将得到很大简化。

    但是这样一种条码存在吗？当然，把一种生物的全部DNA信息和已知的DNA数据库进行比较，也可以用于鉴别物种，但是没有人会这样做，因为这一方法实在过于昂贵和低效了。科学家希望找到一种特别的DNA标签，它既不算太长，又具有独特性。

    2003年年初，加拿大圭尔夫大学的生物学家保罗·赫伯特(Paul Hebert)和他的同事在《英国皇家学会学报B辑》上发表了一篇论文，提出用一种基因的序列作为鉴别不同物种的“条码”。被赫伯特等人选中的这一基因是线粒体的细胞色素c氧化酶I基因(COI基因)。线粒体为细胞提供能源，它拥有一套独立于细胞核的DNA。在过去，科学家也曾把线粒体DNA当做一种走时准确的“分子钟”，从而绘制出生物的进化历史。

    “COI基因很有效，因为线粒体DNA进化的速度很快，因此可以把年轻的物种区分开来。”赫伯特告诉笔者。COI基因的约650个“字母”，构成了每一个物种的DNA条码。这是进化带来的遗产：在过去的某个时代，一个物种分化成了两个不同的物种，它们的COI基因也就走上了不同的进化道路。然而，对于同一物种，COI基因基本上是相同的。

    测定COI基因也很简单，因为它只有几百个“字母”的长度。这对于现代测序仪器而言简直易如反掌。而且由于COI基因来自线粒体，它的拷贝数量更多(因为一个细胞只有一个细胞核，却有许多线粒体)。测定一次COI基因只需要数美元的费用。测出一份样本中的COI基因的序列之后，把它们与已经测定完成的序列相比较，就可以知道该样本是否属于某个已知物种，而不需要利用传统的分类学方法进行鉴定。

    事实上，传统分类学可能在一些时候犯了错误。2004年，赫伯特的研究组分析了哥斯达黎加的一种蝴蝶。这并不是一种蝴蝶：这组科学家在分析了将近500只蝴蝶的条码之后，发现它们分别属于10个物种。他们的这项研究成果发表在《公共科学图书馆·生物学》杂志上。同年，赫伯特等人还测定了200多种北美鸟类标本的条码，用于验证DNA条码的效果，他们还发现了此前被划为同一物种的鸟类其实属于几个物种。

    2007年年初，赫伯特等人又将北美鸟类的DNA条码数据扩展到了600多种，约占北美所有鸟类的90%以上。这表明了DNA条码技术在鉴定鸟类物种方面是可行的。

    还有更大的DNA条码计划正在实施。例如，一个称为生命条码数据系统(BOLD)的网络数据库正在收集整理目前已经测序的DNA条码。

    迄今为止，地球上大约170万个物种已经得到了正式分类和命名，但是科学家估计这不过是实际存在的物种数量的很小一部分——可能还有至少超过1亿种生物没有登记在案。而国际生命条码项目(iBOL)打算在5年内完成50万个物种的条码测定工作。

    从赫伯特提出利用COI基因为动物建立DNA条码，到大规模测序的启动，其间不过几年时间。赫伯特说，他认为DNA条码领域迅速兴起是因为存在对物种鉴别的巨大需求，同时DNA条码已被证明可以提供有效的身份识别。“我还相信，自动化识别的前景存在着巨大的吸引力。”

    赫伯特等人甚至设想了手持式的DNA条码扫描设备(就像超级市场的条码扫描枪)。有了这样的设备，可以改善诸如进出口检疫等领域的工作——随着全球交通运输的迅速发展，越来越多的外来物种搭乘飞机或者轮船来到其他的国家，对那里的生态造成了威胁。迅速的DNA条码识别可以有效阻止外来物种的入侵。

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