加州大學聖地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所、J. Craig
Venter研究所（JCVI）和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的科學家們使用類似於家譜研究中使用的遺傳學研究工具來評估加州海岸的海洋生物多樣性。其結果是發展出一項突破性的技術，研究人員將能夠用來診斷海洋食物網底部影響商業上重要魚類的丰度或造成有害藻類繁殖的條件。
從一種被稱為”元編碼”的方法所收集的信息中，科學家還可以利用所謂的環境DNA（eDNA）來評估海洋如何有效地保護地球免受氣候變化的影響。
2021年美國國家科學基金會（NSF）長期生態研究巡航期間收集的甲藻類
該團隊今天（2022年5月4日）在《自然通訊》雜誌上報告了這些發現。這項工作由美國國家科學基金會（通過加州海流生態系統長期生態研究項目）、國家海洋局以及戈登和貝蒂-摩爾基金會資助。
“這是未來的生態採樣方法，”研究的第一作者Chase James說，他是斯克里普斯海洋學的研究生和JCVI的研究員。”這項研究代表了這種方法在長期生態採樣背景下的首次部署。它揭示了當所有這些隱藏的多樣性最終被顯示出來時，你能看到什麼”。
評估海洋微生物組的新方法 – 生活在特定棲息地的微型植物、動物和其他生物的集合可以極大地提高科學家對海洋進行診斷的能力。在這項研究中，研究人員能夠使用遺傳信息來確定支配加利福尼亞海岸外表層水域中的海洋生物數量以及它們的分佈的最重要因素。他們發現，營養物質的供應甚至比溫度更能塑造加利福尼亞海流中微生物的概況。這個結論是用傳統方法無法得出的。
James將這一過程比作掃描雜貨店中所有產品的條形碼來獲得它們的庫存，其顧問Andrew Allen在2014年啟動了這項名為NOAA CalCOFI海洋基因組學項目（NCOG）的工作，從標誌性的CalCOFI調查的巡航中收集的水樣開始，這是斯克里普斯公司自1949年以來共同管理的一個季度計劃。用兩升的瓶子收集的樣品被過濾，過濾器被冷凍並帶回實驗室。然後，科學家們按照商業DNA測試公司識別人的基因圖譜的方式，對他們在這些樣本中發現的所有DNA進行分析，識別樣本中的所有微生物，同時他們還估計了樣品中所有被識別物種的標本數量。
該方法是對傳統技術的改進，如光鏡技術，它可以捕捉到海水中常見的標誌性物種，或對批量指標測量，如水中有多少葉綠素。與元編碼相比，這些方法只是提供了關於什麼生物生活在哪裡的大體信息，而元編碼可以更精確地識別物種，並以同樣的努力獲得更多的數據。
CalCOFI是在第二次世界大戰後創建的，以幫助官員和漁業部門了解是什麼導致了西海岸沙丁魚種群的突然崩潰。該計劃每季度在海岸邊的一系列站點進行巡航。在那裡，科學家們重複進行一系列的物理和生物地球化學測量，揭示生態條件。通過調查，科學家們收集了詳盡的海洋環境的歷史。
“有趣的是，70年前，CalCOFI甚至無法想象你可以對兩升海水進行採樣，並獲得關於海洋微生物群落的全面數據，”James說，”但這項研究的一個主要未來目標是實現CalCOFI最初設定的目標，即了解推動我們區域漁業成功和失敗的過程。這項前沿研究可能被用來回答70年前的問題”。