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我們看看關(guān)于條形碼掃描的一些新技術(shù)

　　條形碼這東西，對現(xiàn)代的人來說，已經(jīng)不是一個(gè)新的名詞，人們也都已經(jīng)對它不陌生了。但是，在這不陌生的東西里，又會出現(xiàn)陌生的東西。因?yàn)橛直谎芯砍隽艘恍┬碌墓δ艹鰜砹?。下面來看看?/p>

　　就像超市通過條形碼識別商品一樣，有一天，你可以手持DNA條形碼掃描儀，到森林里去認(rèn)識每種動植物。

 　　設(shè)想在一個(gè)悶熱的夏日夜晚，突然你的手臂被蚊子叮了一下。你立刻揮起另一只手，把這只蚊子拍死在手臂上。然而，手臂已經(jīng)腫起了一個(gè)小包。你有沒有產(chǎn)生這樣的后怕：這只蚊子是否攜帶西尼羅河病毒？ 　　如果科學(xué)家保羅·赫伯特的構(gòu)思能夠?qū)崿F(xiàn)，那么10年內(nèi)，你就可以輕而易舉地解決這種疑問。只需把被你打扁的蚊子身上的一部分放到掌上型掃描儀中，幾分鐘之內(nèi)，這個(gè)小機(jī)器就能顯示出有關(guān)這個(gè)蚊子種類的信息，告訴你剛才有沒有接觸到西尼羅河病毒。

 　　尖端技術(shù)，平凡應(yīng)用

 　　赫伯特是加拿大圭爾夫大學(xué)的動物學(xué)家，他被稱為DNA條形碼技術(shù)之父。這一概念認(rèn)為，就像在商店里掃描儀讀取條形碼那樣，地球上每種植物和動物也都能通過快速地分析DNA中的一小段加以識別。

 　　“這種技術(shù)的使用將十分簡單，每個(gè)人都能識別遇到的任何一種生物。”他說。只要把生物體的一小部分——皮、毛發(fā)、葉子等放到DNA條形碼掃描儀里，它就能識別出任何一種生物。赫伯特設(shè)想了這種裝置的許多用途：幫助航空公司識別與飛行器相撞的鳥類；協(xié)助生物學(xué)家確定被解剖的青蛙最后吃的是什么東西；讓衛(wèi)生監(jiān)督人員在加工食品中發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)格的動植物成分；讓每個(gè)人都能隨時(shí)學(xué)習(xí)周圍的動植物知識。

 　　生命條形碼協(xié)會的執(zhí)行秘書戴維·欣德爾指出，DNA條形碼還可以加速發(fā)現(xiàn)新的物種。目前，分類學(xué)者已經(jīng)識別了大約200多萬種的動植物，而據(jù)估計(jì)，地球上共生存著1000多萬種動植物。欣德爾認(rèn)為，使用DNA條形碼技術(shù)，科學(xué)家能夠找出那些在條形碼數(shù)據(jù)庫中沒有的種類，讓分類學(xué)家解放出來去關(guān)注那些“全新的和激動人心的事物”。

 　　本月，科學(xué)家將在倫敦召開生命條形碼協(xié)會的第一次國際會議。屆時(shí)，他們將討論DNA條形碼科學(xué)的進(jìn)展，以及為1000萬個(gè)物種建立條形碼庫打開國際合作的局面。這個(gè)數(shù)據(jù)庫將設(shè)置在美國國立衛(wèi)生研究院，向公眾開放的DNA序列數(shù)據(jù)庫GenBank中。

 　　此外，赫伯特和同事已經(jīng)在圭爾夫大學(xué)匯編了一個(gè)條形碼數(shù)據(jù)庫。雙方正在進(jìn)行討論以確定這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫是否互補(bǔ)。

 　　什么是DNA條形碼

 　　為了讓條形碼數(shù)據(jù)庫成為一種經(jīng)濟(jì)有效的工具，生命條形碼協(xié)會正集中研究在所有生物當(dāng)中都存在的一個(gè)基因——細(xì)胞色素氧化酶1（CO1，cytochrome coxidase 1）的一部分。這部分DNA序列能夠區(qū)分出物種差異，其方式與超市利用條形碼區(qū)分不同品牌的同種商品幾乎一樣。

 　　“對于大部分動物群體而言，利用CO1基因的方法十分有效。因此，如果要使用條形碼技術(shù)的話，應(yīng)該從那里開始。”赫伯特說。

 　　CO1基因位于細(xì)胞線粒體中，只能從母體中遺傳（大部分在細(xì)胞核中找到的基因是從母體和父體共同遺傳下來的）。赫伯特指出，線粒體DNA積聚突變的速度比核DNA快10倍。因此，關(guān)系密切的物種之間，線粒體DNA的差別要大于核DNA的差別，因而也更容易區(qū)分不同的物種。

 　　赫伯特說，CO1基因很容易從許多動物中分離出來，有很大一部分的動物生命已顯示出有截然不同的CO1序列。然而，CO1對于維管束植物（用導(dǎo)管輸送液汁的植物，如蕨類和開花植物等）優(yōu)勢不十分明顯。

 　　在本月的會議上，科學(xué)家將討論能快速確定物種的植物基因。

 　　被隱藏的新種群 　　2004年10月發(fā)表的兩項(xiàng)研究闡明了DNA條形碼的功能。發(fā)表在《大眾科學(xué)圖書館生物卷》（PLoS Biology）的一篇論文當(dāng)中，由赫伯特帶領(lǐng)的研究人員為260種北美鳥類排出了DNA條形碼序列。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每只鳥都有單獨(dú)的條形碼，而種類間的差別，平均比同一種類不同個(gè)體之間的差別高出18倍。

 　　在研究過程中，赫伯特和同事還在4個(gè)種類當(dāng)中發(fā)現(xiàn)各存在兩種不同的CO1條形碼的組。這表明，原來認(rèn)為的1個(gè)種類，實(shí)際上由2個(gè)種類組成。DNA條形碼顯示出了北美鳥類的4個(gè)新品種。

 　　另一項(xiàng)研究中，由賓夕法尼亞大學(xué)的生物學(xué)家丹尼爾·詹曾帶領(lǐng)的研究人員運(yùn)用DNA條形碼證實(shí)了1種在哥斯達(dá)黎加常見的蝴蝶——Astraptes fulgerator，實(shí)際上是10種蝴蝶。這項(xiàng)研究發(fā)表在美國科學(xué)院院刊上。
　　當(dāng)研究人員意識到，捕捉到的2500只野生Astraptes fulgerator幼蟲能根據(jù)其不同的顏色和對食物的喜好分成幾個(gè)不同組時(shí)，他們想到了存在許多不同種類的可能性。然而，成年的蝴蝶是不能區(qū)分的。詹曾指出，“如果給Astraptes fulgerator種群范圍界定很廣的話，不難想象其中可能包含了許多被隱藏的種群。”

 　　最響亮的批評聲

 　　加州大學(xué)伯克利分校的脊椎動物學(xué)家克雷格·莫里茨和卡拉·西塞羅在《大眾科學(xué)圖書館生物卷》發(fā)表了對赫伯特北美鳥類研究的評論。他們質(zhì)疑這項(xiàng)技術(shù)能否可靠地區(qū)分近緣種的差異——這是對DNA條形碼的批評中最響亮的聲音。

 　　他們指出，DNA條形碼技術(shù)與其它分類學(xué)方法結(jié)合使用，能夠幫助區(qū)別個(gè)體以及加快發(fā)現(xiàn)新種類的速度，但他們對該技術(shù)在何時(shí)何地使用持懷疑態(tài)度，指出“最大的挑戰(zhàn)存在于熱帶動植物的分類”。

 　　欣德爾說，生命條形碼協(xié)會歡迎批評。但是，他并不相信條形碼的局限性會阻止分類學(xué)者在他們的工具箱中使用這種技術(shù)：“我認(rèn)為最重要的問題是：DNA條形碼技術(shù)會不會在分類學(xué)的修正和修飾過程中起作用？我認(rèn)為答案是十分肯定的。”

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