DNA条码技术:使所有物种都有独特身份证
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。










