《水下显微镜追踪濒危的拿骚石斑鱼卵》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2023-06-24
  • 每年冬天,在加勒比海小开曼岛的西端,成千上万条濒临灭绝的拿骚石斑鱼会聚集在一起,在满月的光芒下产卵。当产卵开始时,个别雌鱼直接冲出水面,多只雄鱼追逐其后。在产卵爆发期,当雌性拿骚石斑鱼大量排卵,雄性会争先恐后地给它们施精,留下乳白色的羽毛漂浮在月光下的海水中。这些珍贵的受精卵是推动这种极度濒危物种恢复的重要引擎。拿骚石斑鱼是主要的珊瑚礁捕食者,曾经是加勒比地区重要渔业来源。加勒比地区曾经有数百万拿骚石斑鱼,但它们壮观的满月聚集使它们很容易成为渔民的目标。到20世纪80年代,大多数种群数量急剧下降,许多产卵群不再形成。开曼群岛政府于2003年颁布了暂停捕鱼的临时保护措施,并于2016年制定了永久性保护措施,其中包括在产卵季节(12月至4月)禁止捕鱼以及制定了全年捕鱼的规模和数量限制。
    这些珍贵的受精卵是推动物种恢复的关键所在,但这些受精卵在漂流之后会去哪里呢?加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所(Scripps Institution of Oceanography)、俄勒冈州立大学 (Oregon State University, OSU)和珊瑚礁环境教育基金会(Reef Environmental Education Foundation, REEF)的科学家与开曼群岛环境部合作,利用斯克里普斯海洋物理实验室开发的水下显微镜在夜间对这些微小、透明的拿骚石斑鱼受精卵云进行物理跟踪。
    相关研究成果发表在《Proceedings of the Royal Society B》上。研究表明,2017年,小开曼岛产卵地的受精卵漂浮到该岛其他地区的珊瑚礁上。根据这些直接观察和在小开曼岛产卵之夜收集的洋流数据,研究小组还使用了计算机模型来调查2011年和2016年受精卵可能的去向。
    该模型预测,2011年许多拿骚石斑鱼幼崽最终回到了小开曼岛,这一结果与之前的研究相吻合。先前的研究表明,在2011年的繁殖季节小开曼岛周围的种群数量大幅增加。此外该模型还预测,2016年洋流将一些受精卵带到附近的大开曼岛,那里的拿骚石斑鱼种群恢复得不如小开曼岛。
    这项研究认为石斑鱼的繁殖成功率和受精卵的最终目的地每年可能不一样,同时也肯定了当地保护拿骚石斑鱼的措施对促进当地种群数量的增长的贡献。这项研究帮助我们了解了这种重要的、濒危的珊瑚鱼种群增长和保护背后的关键物理过程。(刁何煜 编译)

  • 原文来源:https://scripps.ucsd.edu/news/researchers-track-endangered-nassau-grouper-eggs-underwater-microscope
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    • 编译者:mall
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    • 有一种加勒比鱼每年1月和2月满月时分都要长途跋涉到特定的地点进行交配产卵,这种产卵聚集活动会持续几天,而剩下的时间都是独居。 这种群体行为很容易让它们成为渔民的目标猎物,经常在繁殖季节被捕捞,造成过度捕捞。过去的五十年期间,技术发展和市场需求双向结合增加了捕鱼压力,导致加勒比地区的拿骚石斑鱼种群数量锐减。加州大学圣地亚哥分校斯普里斯海洋研究所的海洋生物学家Brice Semmens以及其他科学家和政府官员在内的团队正在努力以扭转这一趋势。 2002年,在小开曼岛发现了一种独特的大型产卵群后,开曼群岛环境局和珊瑚礁环境教育基金会(REEF)的公民保护组织开展了一项关于当地拿骚石斑鱼种群的合作研究。2005年,Semmens加入了这项研究,取名为石斑鱼月球项目(Grouper Moon Project)。13年后,他和他的学生仍然是项目组成员,并引入斯克里普斯海洋所新的鱼类保护技术。 石斑鱼月球项目开始后,开曼群岛政府制定了一项禁止在鱼类产卵聚集点捕捞的命令,期限为8年。而2011年,政府延长了禁令时间,这是该项目产生的直接结果。2016年,政府下令在拿骚石斑鱼产卵季节实施永久季节性关闭禁令,而其它时间里,捕捞数量和种类也限制在一定范围内,只允许用特定的渔具种类进行捕捞。2008年小开曼群岛大约有1500条鱼,到2018年,大约有6000条,这是管理条例实施的成果。 Semmens和他的团队在岛上安装了一套声波记录器,以确定拿骚石斑鱼的种群大小,并了解单个鱼类的运动情况。水听器记录下拿骚石斑鱼发出的声音,其他的仪器用来记录一些鱼身上追踪设备发出的信号。石斑鱼产卵期间,科学家们发放安装了GPS和卫星电话的漂流浮标,每个漂流浮标随波而流,漂流轨迹揭示了石斑鱼卵和幼鱼的分散情况。研究团队还采集了一部分石斑鱼卵,研究其受精率和孵化率。下一阶段,研究人员将研究水温和繁殖成功率之间是否存在相关性。有证据表明,鱼卵和幼鱼对海洋变暖很敏感,这可能对拿骚石斑鱼的存活造成威胁。 Semmens等人结合石斑鱼月球项目的经验,在拉霍亚附近海域也建立了40多个电子收听站,接收器连接到海底,记录附着在多种鱼类上的追踪装置发出的信号。Semmens前不久成为加州海洋渔业合作调查局(CalCOFI)的主任,并将其重点研究领域扩展到渔业,以及考虑加州当前生态系统的生物学、化学和物理的相互作用。 (张灿影 编译)
  • 《全息拉曼显微镜》

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    • 编译者:husisi
    • 发布时间:2020-12-02
    • 拉曼光谱技术被广泛应用于分析科学中,通过分子的光谱信息识别不同种类的分子。在生物学中,拉曼光谱技术也是一项非常重要的技术,无需标记即可区分不同的细胞和组织。然而,自发拉曼散射强度非常弱,比荧光信号还要弱十多个数量级。因此在一般情况下,在诸如活细胞成像等情况中往往优先选择荧光显微镜。幸运的是,拉曼散射可以在金属表面及金属纳米间隙中得到显著增强,这种表面增强拉曼散射(SERS)的强度甚至超过荧光信号。纳米颗粒表面增强拉曼散射探针不会破坏分子固有的特异性,具有广阔的生物传感应用前景。然而,表面增强拉曼散射探针的有效性主要取决于颗粒的大小、稳定性和亮度,目前为止,表面增强拉曼散射探针成像几乎没有实际应用。 近日,西班牙光子科学研究所(ICFO)的研究人员Matz Liebel和Nicolas Pazos-Perez(就职于加泰罗尼亚高等研究院(ICREA)Niek van Hulst教授课题组),以及Ramon Alvarez-Puebla(罗维拉-威尔吉利大学),提出了“全息拉曼显微镜”的概念。首先,研究人员将小型纳米粒子组装成等离激元纳米粒子超团簇,在受限的超团簇内产生高强度电场。这种超明亮的SERS纳米探针仅需要使用非常低的近红外照明,从而将对活细胞的可能造成的光损伤降低到最低,并使得宽场拉曼成像成为可能。其次,研究人员采用了Liebel及其团队发表于Science Advances上的非相干全息显微镜方案,利用明亮的SERS探针实现了3D全息成像。值得注意的是,此次利用非相干拉曼散射实现了“自干涉”,首次实现了拉曼全息。 图 1 活细胞中单个SERS粒子跟踪 Liebel和Pazos-Perez展示了宽场拉曼图像的傅里叶变换拉曼光谱,能够在单次发射中实现单粒子三维空间定位。随后,研究人员进一步实现了三维空间中活细胞内的单个SERS纳米粒子的识别和跟踪。 此项研究成果发表在Nature Nanotechnology上。未来,单次拉曼全息照相的光谱多路复用3D浓度映射有望在活细胞和组织研究、防伪技术等多个场景中得到应用。