大洋中部的“暮光区”是解决有关海洋食物网和海洋碳封存能力的几个诱人问题的关键。但是研究这个广阔而偏远的地区是极其困难的。暮光区的许多居民在采样过程中很容易被摧毁——或者很快就能避免任何干扰——所以很难用传统的网对它们进行采样。声学的进步使人们能够更准确地估计生物量，但有关生物量内物种多样性和分布的问题仍未得到解答。

由于生物在水中移动时脱落的鳞片、粪便颗粒或组织碎片等遗传物质，这种知识差距开始缩小。由此产生的环境DNA或eDNA踪迹为研究人员提供了有关水中哪些物种及其相对丰度的线索。在10月28日星期四发表在《科学报告》上的一篇论文中，伍兹霍尔海洋研究所的研究人员发现，海洋中eDNA浓度的变化准确地反映了生物在暮光区和地表之间移动时的运动。

“我们论文的一个主要发现是，如果动物在水柱中上下移动，eDNA信号不会立即消失，”研究期间的WHOI博士后研究员、现任该大学博士后ElizabethAndruszkiewiczAllan说。华盛顿。“这有助于我们回答一些我们无法用净拖曳或声学数据回答的大问题。哪些物种正在迁徙?它们每天迁徙的百分比是多少?谁是早期或晚期迁徙者?”

Allan和合著者Weifeng“Gordon”Zhang，一名WHOI物理海洋学家，利用计算机模型模拟了水体中eDNA被宿主动物排出后发生的情况。他们发现物理过程——电流、风和混合——以及粒子的沉降对eDNA的垂直分布没有显着影响。事实上，大多数eDNA信号都保持在它们最初脱落的地方20米(66英尺)以内，这意味着eDNA浓度的变化可以可靠地用于确定某些物种在一天中的不同时间生活在哪里，它们花费的时间在这些深度，以及从暮色带迁移到地表的某些物种的百分比。

“在这项工作之前，我们无法自信地说出暮光区物种脱落的eDNA发生了什么。但是模型中出现了一个非常清晰的模式，提供了对表层和深层之间eDNA浓度随时间推移的基线理解，”张说。“有了这些新知识，实地研究人员将能够确定他们采集珍贵水样的位置，以便他们能够识别迁徙物种并估计每天迁徙的每个物种组中动物的百分比。”

作为首批对eDNA浓度进行建模的研究之一，研究人员指出，需要更多的现场数据来帮助测试模型。然而，这些有希望的结果表明，eDNA在研究难以进入的海洋区域(如暮光区)中的动物迁徙和碳封存方面是多么有用。

“这些建模结果为我们能够更有效地研究海洋暮光区的生态提供了基础，”WHOI分子生态学家、该论文的合著者安妮特·戈文达拉扬(AnnetteGovindarajan)说。“它为未来的方向设置了一些实验，其中一些我们已经开始研究。”