关于我们 香港研究概览 研究个案 研究资助计划 拨款申请小锦囊 就业发展
关于我们 香港研究概览 研究成就 研究资助计划 拨款申请小锦囊 就业发展
EN

DNA龟踪鑑证

DNA龟踪鑑证--- 拯救濒危新出路

随著人类社会发展,大自然亦不断付出代价。世界自然基金会指出,过去半世纪,全球动物数量平均下降近七成。因此,相关的保育工作必须加快、弥补损失。

虽然香港是发达社会,但亦有不少稀有和濒临绝种的动物存留。岭南大学科学教研组副教授方健恩的研究团队利用以DNA鑑证为基础的技术,研究及保育濒危生物。

继续阅读
龟类面临的危机

在亚洲社会,陆龟与淡水龟常用于食用、传统药材、装饰品和宠物等用途。由于龟类的繁殖率偏低,过度捕猎龟类作以上用途为牠们的生存带来最严重的威胁。

此外,龟亦是亚洲非法贸易市场的受害者。在宠物市场,一些稀有品种的野生龟价值可高达数万港元,成为部分人的炫富工具。亦有商人用作配种,使牠们变成摇钱树。

亚洲龟类面对生存危机,部分更有灭绝可能,拯救刻不容缓。

继续阅读
保育香港原生淡水龟

香港虽然是「石屎森林」,犹幸有一大片受保育的郊野公园作城市后花园,亦有不同河溪、沼泽,且由许多岛屿组成,这些天然因素有助维持高生物多样性。

香港共有5 种原生品种淡水龟 ,分别为:乌龟、三线闭壳龟/金钱龟、眼斑水龟、水鱼、平胸龟/大头龟/鹰嘴龟。点击以下图片逐一认识牠们吧!

除了不法之徒的滥捕贩卖外,香港的龟类亦面临外来品种的威胁,如:红耳龟 (Trachemys scripta elegans)。牠们多因宗教放生或弃养而被放到大自然,与本地品种争夺资源,破坏生态平衡,结果令原生品种的数量逐渐衰减。

虽然眼斑水龟和大头龟颇为长寿,但由于繁殖周期漫长以及上述威胁,牠们已被国际自然保护联盟列入为濒危物种红色名录,属「濒危」及「严重濒危」级别,反映了牠们面临绝种的风险。虽然这两种龟类非常罕有,但香港难得地能同时发现牠们的踪影,为方教授和他的团队制造了特别的机会,研究并找出保护牠们的方法。

传统研究方法

研究香港野生淡水龟的第一步是先找到它们。以往的寻找方法是「放笼捉龟」,但这方法既费时,又疲累,有时更会为研究人员带来危险。「放笼捉龟」需时两天,是一个利用龟类作为夜行动物,习惯于晚上寻找食物和同伴的特点来捉龟的方法。第一天,研究人员在山涧溪流附近远足并将放有诱饵的捉龟笼放入水中,第二日再折返并收集龟笼和乌龟。由于路程长又崎岖,他们每趟只能在一至两个地点设笼。这一切劳碌的工作并不保证能够成功捉龟。曾经,方教授和他的同事用了一个月时间在广东省放置龟笼,最后只捉到四只。

为了更有效地寻找和研究香港的野生淡水龟,方教授的研究团队开发并试验了一项以环境DNA为主轴的全新方法,协助找寻龟类。

环境DNA---香港龟生存的证据

刑事侦缉题材的电影经常强调,即使不能在罪案现场就地缉拿凶手,环境证供有助追寻真相。同样道理亦可应用于香港野生龟种群的研究。生物会在环境留下基因,例如皮肤、配子、粪便、血液等,能证明牠们曾经出现过。这称为「环境DNA」。

「环境DNA」, 简称eDNA。我们周遭的环境(如:空气、水、土壤)都存在著不同生物释出的细胞,当中就包含其DNA。「环境DNA」就是指可从土壤、河水甚至空气等各种环境样本中收集生物DNA,而非从生物身体直接取摘样本。外国的研究亦证明,「环境DNA」有助寻找包括龟在内的多种水生脊椎动物。

研究团队到达现场后,他们会收集一公升水样本放入无菌容器中,即场或待回到实验室后过滤水样本,然后透过聚合酶链锁反应技术将 eDNA放大。eDNA技术可以用来找出水中的有机体多样性,例如植物、真菌、动物、细菌。在合适的条件下,甚至可以估计每种有机体的数量。

即使看不见该生物,我们能透过eDNA研究牠们。这对于研究罕有和行踪神秘的物种非常重要,不过eDNA并不能解决所有问题,很多研究仍然需要捕捉到生物才能进行。我们可以透过eDNA快速和有效率地分析生物在某个地方出现过的机率,从而提升传统放笼捉龟的成功机会。

龟的进化和基因

保育工作的另一重点是识别每个物种。我们可以透过DNA估算两个不同生物的亲缘关系,以及他们是否是不同的物种。 方教授和他的团队的另一个项目是研究香港物种的遗传学,特别是两栖动物和爬行动物。 例如,大头龟分布于中国、越南、老挝、柬埔寨、泰国和缅甸。 通过使用 DNA 数据,我们可以了解物种在不同国家的数量是否相近。 如果数量不同,我们则需要努力保护所有种群的数量。

这项工作是与方教援与同属岭南大学的宋亦希助理教授合作完成。宋教授研究香港龟的生态近10年。在此期间,他收集了数百个可用于 DNA 研究的组织样本, 从细胞中提取 DNA 并测定其序列,然后比较每个有机体。为了从其他国家获取样本,方教授和宋教授正与东南亚的其他龟类研究人员合作,并使用世界各地博物馆收藏的标本样本,他们共收集了数百个样本用于这些研究。

这项研究有几个实际的保育用途。 首先,可以协助确定走私动物的来源,让牠们返回自己的国家。 此外,许多濒临灭绝物种都是人工饲养的,往后可以将牠们释放回野外。DNA 数据亦可以帮助确定哪些物种可以一起繁殖,以维持健康的种群。而当某些种群被判断为「非常不同」,研究人员便需要识别一个新物种。

研究进展

团队希望透过eDNA研究,了解香港的淡水龟和外来龟类种群的分布。经过连番努力,研究团队已成功发展「环境DNA」技术,并找到两种本土龟类:大头龟和中华鳖,及一个外本品种:红耳龟的行踪。

港人熟悉的红耳龟为北美洲原生品种。牠们是杂食性动物,适应新环境的能力很强,经常与本土物种竞争生存空间。由于弃养宠物和佛教放生,香港的栖息地已经被红耳龟入侵。本地物种有机会因与红耳龟竞争而受到负面影响。方教授和他的研究团队使用「环境 DNA」追踪红耳龟散布情况, 了解牠们对本地品种所造成的影响。

此外,团队连续三年,每年四次收集了香港近40个河流及湖泊四季的水和泥土样本。团队希望边个对比结果,了解不同季节和变化的环境因素如何影响eDNA在水中留存的情况。至2021年,团队已觅得超过500个样本用于此研究。

公民科学 人人参与

「环境DNA」在水中留存的状况会受温度、酸硷度和水流速度影响。高温和低酸硷度会令DNA受损,减低它们出现在水中的机会。虽然「环境DNA」技术有局限,但其优点之一就是普罗市民也能收集样本,为研究作贡献。于研究中加入非科学家的大众参与,称为「公民科学」。

研究团队将「公民科学」理念带入是次龟类eDNA技术研究,协助研究同时,将科研推广给普罗大众。方教授特别广邀大学生和长者参与样本收集,并向他们提供专用容器和温度酸硷度检测仪。参与者接受训练后,便能收集水样本用于研究。他们的贡献亦促使了研究计划的成功。

prev next
继续阅读

应用「环境DNA」更有效快捷地整理香港野生淡水龟种群的行动轨迹,点撃以下字词逐一了解「环境DNA」的重要性吧!

数据共用

研究团队与渔农自然护理署共享透过「环境DNA」得来的野生种群位置数据,以便当局可更好地监察龟种生活状况,防止非法狩猎行为。

拯救走私龟

团队期望通过DNA识别走私动物的来源地,并协助牠们返回自己所属的自然生态环境。

保育其他物种

是次研究虽然集中于龟类,若果我们能够保育龟类及其生境,生活在同类环境的其他物种亦可从中得益,更有助于使郊野公园的栖息地保持自然。

社区教育

研究計劃亦培訓學生作公眾保育宣傳工作。學生與公眾一同實地考察,透過觀察野生龜在郊野公園內的活動,培養保育意識。

继续阅读
研究之路

领导研究团队的方教授,主力研究亚洲两栖动物和爬行动物的进化和生态,包括香港独有的卢文氏树蛙。方教授成功建立香港两栖动物自然历史库,收藏逾超过550 个两栖及爬行类动物样本。一齐了解他作为研究员的抱负:

继续阅读

共勉

于美国成长的方健恩教授,在父母及师长鼓励下,培养出对大自然的好奇心,促成他成为推动保育的科学家。

研究的成功是团队努力的成果,并取决于政府官员、非政府组织和其他科学家的合作。此外,研究还涉及聘请和培训学生。像方教授的导师一样,方教授希望为年轻科学家提供机会,让他们探索兴趣并于该从领域展开事业。令他高兴的是,他的几位研究助理都选择从事科学行业,并继续修读生物学研究生课程。

研究工作虽令人陶醉,但也会有困难的时候。「如容易早就有人做了!」推动他解决难题的正是自己对工作的兴趣与动力,以及影响社会的渴望。他寄语有意投身研究的年轻人:「科学研究永不会完美,问题依旧会出现,科学研究正是要从错误中学习。研究旅程可能是孤独却不孤立,一代又一代的科学家在过去的研究基础上继续创新,期望造福后代。作为研究员,应不忘享受当下。」