“Who did you eat before I ate you?”: a metagenomic analysis of gut contents of the Arctic lamprey (Lethenteron camtschaticum) during its feeding phase (Gulf of Ob, Kara Sea)
本研究利用对奥布湾北极七鳃鳗肠道内容的鸟枪法宏基因组测序技术，鉴定出白鲑属（Coregonus）为其主要猎物，证明了该方法在阐明区域摄食生态学方面的效用，同时也强调了建立经过整理的、特定地理位置参考数据库的必要性。
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在寒冷黑暗的北极海域，一种被称为七鳃鳗的无颌鱼类已经生存了数亿年，它们通过附着在其他鱼类身上并吸食它们的血液和肌肉组织来生存。虽然这些生物古老且广为人知，但科学家长期以来一直难以准确了解它们在特定区域的具体食谱。传统的观察七鳃鳗胃部的方法往往会失败，因为猎物的软组织被消化得太快，以至于不再留下任何可以用来识别食物的骨骼或鳞片。为了解决这个问题，研究人员转向了一种称为“鸟枪法宏基因组学”（shotgun metagenomics）的现代技术。这种方法不是寻找物理残留物，而是读取肠道内容物中的遗传密码，即 DNA。通过对存在的每一段遗传物质进行测序，科学家可以识别出被捕食鱼类的物种，即使那顿美餐已经被还原成了液态糊状物。了解这些饮食对于管理鱼类种群和维持海洋食物网的平衡至关重要，尤其是在快速变化的北极环境中。
2018年8月，研究人员在俄罗斯喀拉海的奥布湾（一个巨大的河口）采集了两条北极七鳃鳗。这些鱼是作为标准研究调查的一部分被捕获的，它们的肠道内容物被仔细保存以供分析。其中的物质并非由可辨认的部分组成，而是一种半消化的、红褐色的糊状物，这与血液和破碎的肌肉组织相符。为了揭示这些七鳃鳗最后一次进食的身份，团队从这种糊状物中提取了所有 DNA，并使用一种能够同时读取数百万个遗传片段的强大方法对其进行了测序。挑战在于，肠道内混合了来自七鳃鳗本身、细菌以及处理样本的研究人员的 DNA，所有这些都必须被过滤掉，才能显现出真实的饮食信号。
在剔除了人类、细菌和七鳃鳗宿主的遗传噪声后，剩余的数据揭示了这些捕食者所摄食食物的清晰图景。分析表明，该地区北极七鳃鳗的主要食物来源是白鲑，这是一类属于白鲑属（Coregonus）的大型鱼类。在其中一条七鳃鳗中，白鲑的 DNA 占了可识别鱼类遗传物质的近三分之二，而在另一条中，这一比例超过了五分之四。这一发现证实，在奥布湾，这些七鳃鳗是大型、丰饶鱼类的捕食者，而非仅仅是小型物种的寄生者。研究还检测到了其他鱼类的痕迹，包括九刺鱼、北极红点鲑以及鳕科成员，尽管这些痕迹出现的量要少得多。
研究人员在解释这些结果时必须非常谨慎，因为他们用于识别鱼类的遗传数据库并不完美。初始数据包含了与不生活在北极的鱼类（如分布在美洲或非洲的热带物种）相匹配的遗传信息。这些被鉴定为是由科学参考库的缺失造成的误差，这些库过度偏向于研究充分、具有经济价值的鱼类，而缺乏关于北极物种的足够数据。为了纠正这一点，团队开发了一个系统，将遗传发现与已知生活在奥布湾的鱼类进行加权对比。这种方法使他们能够自信地排除那些不可能存在的异域匹配，并专注于真正存在于七鳃鳗肠道中的本地物种。
在奥布湾发现的饮食情况与在世界其他地方观察到的情况形成了鲜明对比。例如，在白令海，北极七鳃鳗被发现主要以小型集群鱼类（如毛鳞鱼和鲱鱼）为食。然而，俄罗斯北极地区的七鳃鳗显然是在针对当地水域中占据主导地位的大型白鲑。这种差异凸显了七鳃鳗摄食习性的灵活性；它们并不固守单一类型的猎物，而是适应其特定环境中最为丰富的、营养丰富的鱼类。研究还注意到，被检查的两条个体七鳃鳗的饮食略有不同：一条吃的是更为多样化的鱼类组合，而另一条几乎只摄食白鲑。这表明，个体的摄食历史和局部可用性在每条七鳃鳗吃什么方面起着重要作用。
尽管这项研究提供了对欧洲北极地区北极七鳃鳗饮食的首次分子级观察，但作者承认其样本量非常小，仅包含来自单一地点和时间的两条鱼。他们提醒说，这只是对该物种摄食生态的一种探索性观察，而非对其饮食的完整普查。某些鱼类 DNA（如九刺鱼）的存在也可能是二次消费的结果，这意味着七鳃鳗可能吃了一条最近刚吃过九刺鱼的鱼，而不是直接吃掉九刺鱼。尽管存在这些局限性，该研究成功证明了鸟枪法宏基因组学是研究那些传统方法失效的动物饮食的一种强大工具。它同时也强调了科学家建立更完善、更完整的北极物种遗传库的紧迫性，以确保未来的研究能够以更高的准确度识别猎物。
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