拯救鲨鱼的科学使命

在哥伦比亚太平洋沿岸的 Sanquianga 国家自然公园，一条不到一米长的锤头鲨在船上的塑料容器里疯狂游动。这是一条娇弱的雌性 大头鱼世界上最小的锤头鲨物种，当地名字叫 黄角 黄色锤头鲨 – 因其鳍的颜色以及其华丽的弯曲头部边缘而得名，其头部充满了感知猎物运动的传感器。

佛罗里达国际大学的海洋生物学家 Diego Cardeñosa 与当地渔民一起捕获了这只鲨鱼，并在它身上植入了声学标记，然后迅速将它放回浑浊的海水中。一系列接收器将有助于追踪它一年的行踪，绘制其栖息地的坐标——这对保护它来说非常有价值。

锤头鲨并不是让这位哥伦比亚生物学家忙碌的唯一鲨鱼物种。卡德尼奥萨的使命是建立科学知识来支持鲨鱼保护，要么通过定位这些生物的栖息地，要么通过识别， 基因检测，这些物种在世界主要鲨鱼市场上进行交易。

鲨鱼受到威胁有几个原因。鲨鱼鳍主要供应亚洲市场（见方框），这是一门非常有利可图的生意：2012 年至 2019 年期间，鲨鱼鳍创造了 15 亿美元的收入。此外，鲨鱼还被列入副渔获物——在南极洲无意中捕获的鱼。 渔业 ——以及日益增长的鲨鱼肉市场，每年导致数百万人死亡。仅在 2019 年 估计总共被杀害的鲨鱼至少有 8000 万只其中 2500 万只属于濒危物种。事实上，仅在香港市场，鲨鱼鳍的主要交易场所， 在那里出售的三分之二的鲨鱼物种面临灭绝的危险根据卡德尼奥萨和分子生态学家、佛罗里达州萨拉索塔市莫特海洋实验室鲨鱼和鳐鱼保护项目主任德米安·查普曼 (Demian Chapman) 于 2022 年领导的一项研究。

尽管数十年来一直有立法保护鲨鱼，但它们的未来仍然很复杂。2000 年，美国国会通过了《禁止鲨鱼割鳍法案》，2011 年又通过了《鲨鱼保护法案》。这些法律要求渔民带上岸的鲨鱼必须保持所有鳍的自然连接，旨在终止剥去鲨鱼鳍、将其肢解后放回海中任其自生自灭的做法。另有 94 个国家也实施了类似的法规。

保护鲨鱼的主要政治和外交工具或许掌握在《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）手中，该公约由 183 个成员国和欧盟组成。该公约为 40,000 多种动植物提供了三级保护或附录，根据其受威胁程度对其贸易实施禁令和限制。

鲨鱼被列入 濒危野生动植物种国际贸易公约 附录二（包括尚未濒临灭绝但如果不控制贸易可能成为濒危物种的物种）于 2003 年 2 月被列入，其中又增加了两个物种：姥鲨（最伟大的塞特里努斯）和鲸鲨（犀牛）随后，受保护物种名单增至 12 种，随后又在 2023 年 11 月 另有 60 多种鲨鱼被列入 CITES 附录 II。

但这些工具真的能保护鲨鱼吗？为了寻找答案，过去十年来，研究人员一直致力于开发测试，以便轻松识别哪些鲨鱼物种正在被交易——并确定受保护物种是否继续受到开发。他们还专注于研究世界各地的鲨鱼种群，以便为建立有助于保护这些动物的保护区提供信息。

这块鳍属于哪种鲨鱼？

香港港和中国广州市是世界主要鱼翅贸易中心之一，许多华人社区认为鱼翅是一道美味佳肴，常用于汤中食用。香港是这些鱼翅的合法进口商、再出口商和消费者，这些鱼翅既有新鲜的，也有袋装的。十年前，卡德尼奥萨、查普曼和他们团队的其他成员在那里开始了一项调查，目的是回答一个问题：受保护的鲨鱼物种是否正在受到开发？

许多鱼鳍看起来都一样，很难判断它们是否属于《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录二所列的鲨鱼。但科学家们相信，通过使用基因分析工具，他们的问题可以得到解答。

在搜遍了几个街区的市场后，卡德诺萨带着几捆随机挑选的鱼翅碎片回到了佛罗里达的实验室。这个市场里有好几个店面，店面里堆满了装满发黄的鱼翅碎片的袋子和罐子。接下来的挑战是开发一种分析方法来对死鱼鳍进行分子鉴定。“问题是加工过的鱼鳍的 DNA 已经降解，无法用既定的方案进行鉴定，”卡德诺萨解释说。“目前存在鉴定鲨鱼产品的遗传学方法，但它们通常依赖于对大量 DNA 进行测序，而这种方法在处理高度加工的产品时可能会失败。”

因此 Cardeñosa、Chapman 和其他同事开发了 新的测试这项技术利用一种名为 DNA 条形码的技术，读取短片段 DNA 序列，以检测样本中的鲨鱼种类。它不仅适用于鱼鳍，还适用于煮熟的鱼翅汤和用鲨鱼肝油制成的化妆品。

DNA 条形码技术利用细胞色素 c 氧化酶 I 基因的小片段， 利益冲突，作为分子标签。每种动物都有自己的 DNA 片段标签或条形码，法医遗传学家将样本的 DNA 序列与 数据库 活体动物的基因组序列。

Cardeñosa 及其同事设计的方法比原始的条形码技术更有效，因为无需使用基因组的所有 650 个 DNA 碱基对 利益冲突基因作为物种条形码，该测试仅用 150 个碱基对就能识别物种——实际上是一个微型条形码。该测试还同时分析了几个微型条形码或 利益冲突基因检测是针对每个物种的，而不是只针对一个物种。这样一来，即使是在一碗汤中，在高度加工的产品中，也能更容易地识别物种。

在四年的时间里，Cardeñosa 和同事们使用该方案对从香港购买的 9,200 片鱼鳍进行了分析 研究表明，鱼翅交易最多的物种包括被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录二的鲨鱼 — 具体来说，包括锤头鲨和蓝鲨在内的几种 Sphyrnidae 鲨鱼（蓝鲸 ）。

为了更轻松地识别被交易的鲨鱼种类，卡德尼奥萨和查普曼决定将实验室带到港口。2018 年，他们 出版于 自然用于快速现场 DNA 分析的便携式实验室的设计：只需不到四小时的一次反应，它就能检测出当时列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》附录二的 12 种鲨鱼中的 9 种。“这是一种 PCR 或聚合酶链反应测试，就像 Covid 测试一样，”查普曼解释说，但它检测的不是病毒遗传物质的片段，而是 利益冲突基因，九种鲨鱼的 DNA 序列各不相同。这种方法使用起来很方便，因此适合港口官员使用，而且每个样本的成本为 94 美分，即使是低收入国家也能负担得起。

现在有 70 多种鲨鱼受到 CITES 的保护，需要更强大的工具来识别贸易材料中的受保护物种。查普曼正在与 Ecologenix 公司合作，该公司开发了一种改良的 PCR 测试，可以同时识别多种物种。

Ecologenix 的开发基于一项名为 FastFish-ID，用于识别硬骨鱼。小规模 印度尼西亚留学 表明该技术可以适用于鲨鱼等软骨鱼。该识别技术还利用了 利益冲突基因，但将荧光染料和机器学习融入 PCR 程序中以帮助识别物种。虽然它更昂贵——每次测试 10 美元——但它更强大，因为它可以一次识别更多物种。

保护鲨鱼的家园

基因分析不仅能让科学家知道被交易的鱼翅或鱼肉属于哪种鲨鱼，还能告诉他们这种鲨鱼的地理来源。锤头鲨尤其适合进行此类研究，不仅因为它们的 DNA 数据库非常丰富，还因为它们往往会回到出生地繁殖。

2009 年，佛罗里达州劳德代尔堡诺瓦东南大学拯救海洋基金会主任马哈茂德·希夫吉 (Mahmood Shivji) 与查普曼共同领导 一项研究 这表明，一种名为基因种群鉴定（GSI）的法医方法可用于确定在香港市场交易的鱼翅的来源。

研究人员利用 GS​​I 检查了 62 只锤头鲨鳍中的 DNA（大头鱼) 从市场上获得。GSI 研究了线粒体中所含的 DNA，线粒体是细胞器，由母亲传递，因此可以追溯到生物的出生地。研究发现，这些鲨鱼来自印度洋-太平洋、东大西洋和西大西洋盆地，其中 21% 来自西大西洋，它们在那里被列为濒临灭绝的物种。换句话说，国际鲨鱼翅贸易继续威胁着该地区的濒危种群。

A 后续研究 查普曼及其同事在 2020 年开展的一项研究表明，香港市场上发现的锤头鲨翅屑中有 75% 来自两个原产于太平洋的种群，但大部分来自东太平洋（占所有翅屑的 61.4%），根据美国《濒危物种法》，该物种在东太平洋被列为濒危物种。

确定哪些鲨鱼物种正在被交易并追踪它们的地理来源只是保护工作的一部分。了解不同鲨鱼物种的活动和种群结构对于确定哪些海洋区域应受到保护也很重要。

在分析了 80 多项关于鲨鱼追踪和种群遗传学的研究结果后，科学家们发现至少有 31 种鲨鱼表现出沿海行为，这些行为包括居住性（在特定地理区域停留较长时间）、忠诚性（长时间离开后返回）或恋家性（返回出生地繁殖）。作者总结说，这些鲨鱼种群可能会对有效设计的保护区和国家一级的保护性立法做出良好反应。

因此，监测这些沿海鲨鱼（包括生活在珊瑚礁中的鲨鱼）是关键，卡德尼奥萨说——因此 全球金融印记 该项目由查普曼担任科学主任。这是全球最大的珊瑚礁鲨鱼调查，调查方法是将摄像机安装在水下结构上，并投放诱饵吸引鲨鱼。该项目的第一阶段于 2018 年结束，在 58 个国家和 400 多个珊瑚礁进行，比较了受保护和未受保护的海洋区域。

在 Global FinPrint 项目的第一阶段，卡德尼奥萨负责监测联合国教科文组织海花生物圈保护区，这是哥伦比亚加勒比海的一个巨大的海洋群岛。结果出乎意料。尽管海花大部分地区的珊瑚状况不佳，但该项目发现各种尺寸的鲨鱼数量丰富，至少有七种。卡德尼奥萨认为，这可能是因为鲨鱼在珊瑚礁中食物仍然丰富的区域觅食，因为渔船很难进入那里。他说，另一个原因是当地社区遵守保护法规。

Global FinPrint 的第二阶段于 2023 年 12 月启动，计划返回 26 个国家，评估海洋保护区内鲨鱼的状况：这些区域是政府机构对人类活动施加限制的海洋区域。这些数据应有助于各国确定哪些地区可以养育健康的礁鲨种群，并设计新的保护区来养育健康的礁鲨种群。

查普曼和卡德尼奥萨都表示，只要科学、公众舆论和立法（以及立法的执行）共同努力，他们对全球鲨鱼的未来持相当乐观的态度。

“确实存在严重问题，”查普曼说。“但好消息是，我们开始纠正错误。在美国，我们看到鲨鱼数量有所恢复”——他举例说，在 2009 年 11 月 23 日之后，佛罗里达州的鲨鱼目击次数有所增加。 新立法“我们只是停止过度捕杀，让它们繁殖，”他说。“我的职业目标是帮助尽可能多的国家做类似的事情来改善这种情况。这可以说是我充满希望。”

卡德尼奥萨希望他的研究将有助于确保鲨鱼保护法律和协议得到切实执行。“我们的想法是，通过我们的研究，CITES 可以开始对各国施加压力，并说，‘你是说这是可持续的吗？告诉我们你从哪里得到的，’”他说。

卡德尼奥萨补充道，保护鲨鱼并非只​​是一件好事。这些鱼是原始生物，4 亿年来一直在水下穿梭，它们依靠的是我们才刚刚开始理解的感官。鲨鱼以死去的生物为食，帮助维持水中的碳循环，并可能通过控制以海草为食的物种间接促进植物光合作用的持续平衡。卡德尼奥萨说，让它们留在海洋中至关重要。

文章由 Debbie Ponchner 翻译

这个故事是精通西班牙语 影响或由美国拉丁裔人进行的科学系列，由 霍华德人寿保险的科教传媒集团。