DNA条形码(DNA barcoding)
超市只需扫一下每件商品上一道短短的条形码,就能在瞬间分辨上千种商品——无需检视整件物品。DNA条形码把这个想法带给了生物:你不必当一个靠检视整个躯体来认出物种的专家,而是读取它DNA中一小段短而标准化的片段、拿去与一个参考库比对,从而为物种命名。
这个方法挑选一小段基因区域,它同时是两样东西:在一个物种之内足够相似,使所有个体共享几乎相同的序列;又在物种之间足够不同,使每个物种都有自己独特的版本。对动物而言,标准条形码是线粒体基因细胞色素c氧化酶I(常写作COI)的一段约650个字母的片段;植物和真菌使用别的区域,因为COI在它们身上变化太小。实际操作中,你取一份极小的样本——一只昆虫的一条腿、一小片肉、一拭子池塘水——用PCR扩增条形码区域、测序,再到一个经过整理的数据库(如生命条形码库)里查找最接近的匹配。如果匹配良好,你就有了一个鉴定结果,哪怕是凭一个碎片、任何专家肉眼都认不出。
DNA条形码是把分子系统发生学投入日常工作。它鉴定看上去一模一样的昆虫幼虫、揭露海鲜欺诈(廉价鱼冒充昂贵物种出售)、在非法贸易中筛查濒危物种,而以它的“宏条形码”形式,还能一次性读出一勺土壤或一勺水里的所有物种、用以普查生物多样性。诚实的限度很要紧:条形码为物种命名,但它本身并不能构建一棵可靠的深层家族树;亲缘很近或新近分开的物种可能共享同一条形码;而答案的好坏,取决于那个参考库,它并不完整,还可能含有标错的条目。
对寿司样本测序COI条形码的研究,一再发现廉价鱼被标成更昂贵的物种——哪怕鱼已被切片、烹熟,DNA也能说出菜单说不出的真相。
一段短而标准化的DNA区域,凭最微小的碎片就能为物种命名。
条形码用于鉴定物种;它不是一棵完整的系统发生树。新近分化的物种可能共享同一条形码,而任何鉴定的可靠程度,都不超过那个并不完整、有时还标错的参考数据库。