想知道海豚幾歲?問牠們的「便便」吧!

大家都會便便,而科學家們則愛死便便了!事實上,若你一但克服了氣味,便便反而就變成了資訊的寶庫。

糞便中的年齡密碼

科學家們已經用糞便追蹤瀕危物種的健康狀況,例如虎鯨。而水獺的糞便則幫助科學家們了解重要養分如何在海洋和陸地食物網中流動。現在,科學家們又找到了便便的新用途:用來非侵入性地測定印太瓶鼻海豚的年齡。

研究海洋哺乳動物年齡的方法有很多,但這些方法都相當侵入性。例如,捕捉海洋哺乳動物並提取牙齒,通過測量牙本質的生長層來計算年齡,就像數樹的年輪一樣。另一種策略是使用表觀遺傳時鐘技術,通過測量DNA甲基化的變化來確定動物的年齡。這通常需要皮膚樣本,科學家用步槍或十字弓收集。

然而,拔牙和取皮膚樣本都會給動物帶來壓力,可能改變牠們的健康或行為,並影響科學家對其自然生態的理解。日本三重大學的博士生、這項新研究的主要作者八木源夫表示,因此需要非侵入性的年齡估算方法。

大便分析法

2019年和2020年發表的研究顯示,用於計算動物年齡的表觀遺傳時鐘技術在糞便樣本上同樣有效,但這些研究是針對黑猩猩和日本獼猴的糞便進行的。八木源夫想知道,這方法是否也適用於海洋哺乳動物?

於是,八木和他的同事在2014年至2021年間在日本御藏島周圍潛水,收集印太瓶鼻海豚的糞便。這些海豚自1994年以來就一直被研究,牠們的年齡已經有詳細記錄。

相信嗎?游過海豚便便並不像聽起來那麼噁心。八木說,海豚的糞便像煙幕一樣,有幾個小團塊,氣味不難聞,更像魚腥味而不是人類或寵物的糞便味。

檢測糞便的成效與與侵入性方法一樣可靠

這張圖展示了模型1如何估算年齡的準確性。(a) 是研究者們進行交叉驗證前的結果,(b) 是驗證後的結果。藍色虛線顯示的是誤差範圍,黑線則代表理想情況下估計年齡和實際年齡完全一致的情形。換句話說,黑線越接近,模型就越準確。(圖/《分子生態資源》)
這張圖展示了模型1如何估算年齡的準確性。(a) 是研究者們進行交叉驗證前的結果,(b) 是驗證後的結果。藍色虛線顯示的是誤差範圍,黑線則代表理想情況下估計年齡和實際年齡完全一致的情形。換句話說,黑線越接近,模型就越準確。(圖/《分子生態資源》)

在實驗室裡,科學家們確認通過DNA甲基化測量糞便樣本(也就是前幾年很夯的「表觀遺傳學」),是一種準確估算海豚年齡的方法。他們的研究顯示,這種基於糞便的方法與侵入性方法一樣可靠,但這在海洋哺乳動物的研究中反倒是第一次嘗試這樣做。

加州大學洛杉磯分校的遺傳學家史蒂夫·霍瓦斯發明了表觀遺傳時鐘技術,並在2011年首次測試其計算人類年齡的效果。他表示:「我認為這篇論文非常具有創新性。」

所以,糞便能做的事還真不少呢!這項發現刊登在最新一期的《分子生態資源》。

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首圖來源:DEPOSITPHOTOS cc By4.0

圖片來源:MOLECULAR ECOLOGY RESOURCES cc By4.0

參考論文:
1.Non-invasive age estimation based on faecal DNA using methylation-sensitive high-resolution melting for Indo-Pacific bottlenose dolphins MOLECULAR ECOLOGY RESOURCES

延伸閱讀:

1.氣候偵探:如何透過土豚的糞便解碼氣候變遷之謎