日本沖繩科學技術大學院大學（OIST）海洋基因體學部教授佐藤矩行、（一般財團法人）沖繩縣環境科學中心的長田智史及東京大學等組成的研究團隊共同宣佈，透過分析表層海水的環境DNA就能識別出棲息在調查地點的造礁珊瑚。採用「珊瑚環境DNA分析法」與潛水人員直接觀察法在沖繩海域同時進行的調查結果高度一致。今後有望在不飽和地下水的情況下，就能大規模、全面地掌握造礁珊瑚屬生態。該成果發表於國際學術期刊《Proceedings of the Royal Society B》上。
圖 1. 起伏同步調查示意圖。潛水人員在海中直接目視觀察與研究人員在船上從表層海水採集環境DNA的調查同時進行，然後比較二者的結果。（供圖：沖繩科學技術大學院大學(OIST)）
珊瑚礁的面積僅佔整個海洋的0.2%左右，但約有30%的海洋生物棲息於此，被認爲對維持海洋生物多樣性有着重要作用。珊瑚礁主要由造礁珊瑚組成，造礁珊瑚在全世界約有236屬1300種。近年來，受全球暖化影響，逐漸白化，珊瑚礁正瀕臨滅絕的危機。
此前，造礁珊瑚的分類調查和生態調查，一般由專家透過水肺飽和地下水等方式進行直接觀察、分類和記錄。另一方面，這種調查的問題點在於，對潛水人員具有一定的危險度，並且即使是專家也很難發現稀有種和小型種。爲了在更廣範圍内更加全面的掌握珊瑚礁的生態，開發新的技術與方法勢在必行。
圖2.船上調查作業的情景（供圖：沖繩科學技術大學院大學(OIST)）
2011年，沖繩科學技術大學院大學和東京大學的研究團隊成功開發出只擴增造礁珊瑚環境DNA的引子。並透過魚缸實驗驗證了使用該引子可以檢測出45屬造礁珊瑚的「珊瑚環境DNA分析方法」的適用可能性。
此次研究團隊就其能否應用於實際海域的大規模調查進行了驗證。
具體做法如下，在（一般財團法人）沖繩縣環境科學中心受託的「環境省監測1000珊瑚礁調查」專案中，該中心兩名潛水人員進行目視調查，同時OIST在船上採集表層海水（2～3個樣本，每個2升）。
調查於2021年9月初至12月下旬在沖繩本島周圍的63個地點進行。這些地點多爲水深3～10米的礁坡，也包括水深3～5米的礁池。目視調查記錄了2～4個優勢屬。
採集到的海水在船上將附着在過濾器上的環境DNA進行固定，然後帶回實驗室進行分析。
結果，在62個地點獲得了造礁珊瑚的環境DNA（1個地點因惡劣天候無法採集）。
與目視調查結果對比後發現，62個地點中41個（67%）的環境DNA結果涵蓋了目視調查結果。15個地點至少涵蓋2個屬（24%），4個地點至少涵蓋了1個屬（6%），2個地點不一致（3%）。環境DNA法以91%的機率支援目視調查結果，透過分析珊瑚礁表層海水中的環境DNA，有可能檢測出海水下面的珊瑚屬。雖然沖繩島周邊有潮汐流，但即使考慮到了這一點，相鄰地點也得到了不同的結果，說明環境DNA法對珊瑚屬識別的精度之高。
據推測，精確度高的終極因數可能是由於珊瑚會分泌大量粘液，比水輕的粘液漂浮於表層海水並包含在樣品中。此外，環境DNA法調查發現了之前從未在沖繩島報告過、被認爲最北端位於宮古島的輻蕈珊瑚屬（Heliofungia），對此有必要進行進一步的調查。
佐藤教授介紹道，「到目前爲止，我們已經在珊瑚礁中發現了45個屬的粒線體基因體資訊。我們相信，增加可以研究的屬數量將有助於掌握更多的資訊。此外，我們目前正在應用日本電信公司NTT Docomo先進的水下無人航空載具技術，開始對人類無法下潛的20～100米深度的海水進行聯合調查。從理論上說，由於珊瑚與蟲黃藻共生並進行光合作用，因此不存在於光線無法到達的地方，但已發現座間味村（沖繩縣）的80米水深處存在珊瑚。本次發現的這種方法不僅可以在不飽和地下水的情況下進行調查，而且還可以在難以給付飽和地下水等調查費用的小島國家實施。期待今後可以透過這種方法調查全世界的珊瑚礁現狀。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences
論文：An environmental DNA metabarcoding survey reveals generic-level occurrence of scleractinian corals at reef slopes of Okinawa Island
DOI：10.1098/rspb.2023.0026
