《Food Wellness》：Origin Traceability of Amur Tiger Hair Using Stable Isotope Ratio Mass Spectrometry
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本研究首次将同位素比值质谱法（IRMS）应用于东北虎毛发溯源技术，通过分析中国10个动物园20只东北虎的稳定同位素（δ13C、δ1?N、δ2H、δ1?O）组成，发现不同动物园的东北虎毛发同位素存在显著地理差异，为打击非法贸易提供关键司法技术支持，并拓展了濒危物种溯源方法的应用。
林峰|陈杰伟|邓先和|李亚军|梅洪成|郭洪玲|齐继伟|秦星虎|张从和|朱军|胡灿
中国人民公安大学，北京 100038，中国
摘要
作为濒危物种，阿穆尔虎（Panthera tigris altaica）面临着非法偷猎和跨境走私对其生存的严重威胁，这些行为也破坏了生物多样性。对阿穆尔虎进行可追溯性检测对于打击此类犯罪至关重要；然而，目前的可追溯性努力主要依赖于目击者证词，缺乏科学和技术支持。为了解决这一差距，本研究首次将同位素比值质谱法（IRMS）应用于法医学领域，重点研究阿穆尔虎的毛发，以开发一种可追溯性技术。从中国不同地区的10个动物园中收集了20只阿穆尔虎的毛发样本，并分析了它们的稳定同位素丰度值。结果显示，同一只个体不同毛发样本之间的δ13C、δ1?N、δ2H和δ1?O值没有显著差异。对于同一动物园中的不同个体，其毛发的同位素丰度值主要受喂养条件影响，仅有轻微变化。此外，来自不同动物园的阿穆尔虎毛发的同位素丰度值表现出特征性分布。本文讨论了这些差异的原因，并区分了不同动物园的阿穆尔虎毛发。本研究建立的阿穆尔虎毛发稳定同位素可追溯性技术为法医学领域打击非法偷猎和贸易提供了关键技术支持，也为其他濒危物种的可追溯性检测提供了参考。
引言
阿穆尔虎（Panthera tigris altaica）是现存最大的猫科动物，对于维持全球生物多样性和生态平衡具有不可替代的地位。由于栖息地破碎化、非法偷猎和野生动物产品的跨境贸易等人类活动的影响，其野生种群数量急剧下降。目前仅剩下大约500-600只，主要分布在俄罗斯远东和中国东北部[1]、[2]。国际自然保护联盟将其列为濒危物种，并被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》（CITES）的附录I，该公约禁止所有商业性国际贸易。然而，受非法利润驱动，阿穆尔虎及其产品的偷猎和跨境走私现象仍然猖獗。这不仅直接威胁着该物种的生存，还对区域生态安全和生物多样性保护构成了严重挑战。
在打击涉及阿穆尔虎的非法贸易和偷猎的司法实践中，涉及个体或其产品的地理可追溯性是案件调查和责任确定的关键环节。准确追踪阿穆尔虎个体或其产品的地理来源不仅可以为案件解决提供重要线索，明确非法贸易的流通路径，还为关联类似案件和改进证据链提供科学依据。目前，阿穆尔虎的识别技术主要依赖于传统的形态学鉴定、分子遗传标记（如DNA条形码[3]、[4]、微卫星标记[5]、[6]）等方法，可以实现阿穆尔虎的物种鉴定。然而，目前尚无成熟的阿穆尔虎可追溯性方法，可追溯性主要依赖于目击者证词。因此，迫切需要开发一种科学客观的可追溯性检测技术。
同位素比值质谱法（IRMS）作为一种新兴的可追溯性工具，由于其“天然标记”特性，在动物地理可追溯性研究中显示出巨大潜力。其核心原理基于不同地理区域环境系统（如大气、降水、土壤和植被）中稳定同位素（如碳、氮、氧、氢、硫）组成的显著空间差异[7]、[8]、[9]。这些差异通过食物链逐步传递，在生物体内积累，最终在生物组织（如毛发、骨骼、肌肉）中留下特定的同位素“指纹”，从而反映生物体的生活环境和地理来源。目前，稳定同位素技术已广泛应用于动物分析，例如追踪鸟类迁徙路线[10]、[11]、确定生态系统中的动物营养级[12]、食品安全[13]和野生动物法医学[14]，并取得了显著成果。例如，通过分析象牙和猎豹毛发的稳定同位素组成，可以准确推断其来源，为打击非法野生动物贸易提供有力支持[15]、[16]、[17]。
在各种生物样本中，毛发样本具有不可替代的优势，使其成为稳定同位素可追溯性研究的理想材料。首先，毛发[18]结构稳定，保存性能良好；即使在极端环境中也能很好地保留同位素信息，优于血液和肌肉等样本的严格保存要求。其次，毛发在生长期以恒定速率生长，一旦形成就不再参与代谢活动，从而完整保留了动物产生毛发时的同位素记录；分析毛发的不同部分可以追踪动物在不同时间段的饮食和栖息地信息[19]。目前尚无关于阿穆尔虎毛发生长率的记录。然而，研究表明，与阿穆尔虎同属猫科的成年猫的毛发生长率约为每天300微米[20]。此外，收集毛发样本对动物的干扰最小，且可以通过非侵入性方法获得，这更符合野生动物保护的伦理要求。对于阿穆尔虎来说，它们的毛发容易脱落，在栖息地中相对容易找到，便于样本采集。
因此，本研究首次将稳定同位素技术应用于法医学领域中的阿穆尔虎毛发分析。旨在为法医学领域打击非法偷猎和贸易提供关键技术支持，同时也为其他濒危物种的可追溯性检测提供参考。
章节片段
样本收集
从中国10个不同城市的10个动物园中收集了20只阿穆尔虎（BJ、LY、KM、XA1~3、HZ1~3、SH1~3、WLMQ、YA1~5、DL和ST）的毛发样本（图1）。所有老虎在这些动物园中至少连续生活了2年。具体来说，所有样本均从这些动物园内老虎的长期休息和躺卧地点采集，然后放入密封袋中，储存在-20℃条件下以备后续分析。详细样本信息见
阿穆尔虎毛发检测
为了验证收集的毛发样本的来源（即是否来自阿穆尔虎），本研究分析了毛发的微观形态和组成。扫描电子显微镜（SEM）结果（图2A）显示，阿穆尔虎毛发的鳞片呈现出随机马赛克图案。在偏振显微镜下（图2B），毛发的髓质呈现棕色，而皮质层的干涉条纹从内到外呈现出颜色梯度：橙色，
结论
为了打击涉及濒危动物的犯罪行为并保护生物多样性，本研究通过应用IRMS技术检测阿穆尔虎毛发的来源，解决了追踪非法阿穆尔虎贸易来源的挑战。结果表明：（1）阿穆尔虎毛发中的δ13C、δ1?N、δ2H和δ1?O稳定同位素丰度值主要受饮食因素影响：同一城市内的个体之间的值相似，这主要归因于统一的喂养条件，而
CRediT作者贡献声明
朱军：撰写 – 审稿与编辑，概念构思。张从和：软件支持。秦星虎：资源提供。齐继伟：资源提供。郭洪玲：方法学设计，数据分析。梅洪成：调查工作，数据分析。李亚军：方法学设计，数据分析。邓先和：方法学设计，数据分析。陈杰伟：调查工作，数据分析。林峰：撰写 – 初稿撰写，方法学设计，调查工作。胡灿：撰写 – 审稿与编辑，资金筹集，概念构思。
致谢
本工作得到了中国国家重点研发计划（2023YFC3304003）的财政支持。
