当化学研究生艾比·加特迈坦第一次参观德克萨斯大学奥斯汀分校的招聘之旅时，她了解了 MasSpec 笔——一种科学家们正在开发的用于接触式诊断肿瘤的手持设备。“我知道这就是我想要做研究的地方，”她说。加入实验室后不久，她意识到，如果这支笔可以对人体组织进行分类，那么它可能也适用于其他动物。
加特迈坦心中有一个非常具体的问题，而她的直觉得到了回报。她今年春天在《农业和食品化学杂志》上发表的研究表明，将“笔”的笔尖接触生肉或鱼的样本可以正确识别其来源的物种。该设备在五个样本上进行了测试，每个样本的测试时间不到 15 秒。这个工具大约相当于普通墨水笔的长度，其提供答案的速度比一种名为聚合酶链反应 (PCR) 测试的领先的肉类评估技术快了约 720 倍，而且使用起来也容易得多。加特迈坦说，这可以帮助科学家解决一个全球保护问题：海鲜标签错误。
海鲜欺诈不仅是餐厅食客的担忧，他们点的是昂贵的野生红鲷鱼，结果却吃到了一盘含汞的方头鱼。这种欺骗也威胁着环境。标签错误的鱼通常来自管理不善的渔业，这会损害当地的生态系统。有时，为了逃避保护法律或以高于市场价值的价格出售渔获，会把一种鱼冒充为错误的物种，或者谎称是在不同的地理区域捕获的。
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MasSpec 笔最初是为诊断肿瘤而开发的。图片来源：安娜·克里格、艾比·加特迈坦和德克萨斯大学奥斯汀分校
这个问题很普遍。《生物保护》杂志 2019 年的一项分析发现，大约 8% 的海鲜产品被错误标记。有些鱼比其他鱼更容易出现欺诈行为。海洋保护非营利组织 Oceana 的一项研究对已知被错误标记的物种（如鲷鱼和金枪鱼）进行了抽样，发现分别有高达 87% 和 59% 的样本被错误标记。
为了在被错误标记的鱼到达消费者之前发现它们，包括美国食品和药物管理局在内的政府机构的检查员必须能够测试样本的所谓物种和原产地是否准确。这种测试还使监督机构能够用“生态标签”标记经过验证的鱼的包装，该标签向消费者表明海鲜符合该机构的检查标准。海洋管理委员会 (MSC) 的供应链开发负责人娜塔莉·亨特表示，使用笔技术“似乎是企业对物种进行快速、基于科学的验证的一种经济实惠且快捷的方式”。MSC 是一个非营利组织，提供目前使用最广泛的生态标签之一。
MasSpec 设备看起来像一个肿胀的灰色圆珠笔，一端伸出一个细管，将其连接到质谱仪和溶剂供应器。为了测试其性能，加特迈坦将笔尖接触她在杂货店购买的鱼的样本。笔将一滴溶剂释放到样本表面，然后通过管子将其吸回笔中，并进入质谱仪。
在机器内部，每个样本都会自动溶解在溶剂中，然后汽化，将其化学成分转化为离子。离子被发射穿过磁场，磁场弯曲它们的路径，使每个离子都沿新方向射出——基于其质量和电荷——然后落在检测板上。通过记录每个离子在板上的位置，该系统可以识别样本中存在哪些化学物质（以及每种物质的含量）。
笔接触鱼后几乎立即，机器的电脑屏幕上会显示一个丘陵图，显示每种化合物的含量，该含量会因鱼的种类和饮食而异。其他科学家已经了解了对许多鱼类进行分类的化学特征，加特迈坦的团队使用这些特征来训练设备的计算机。它将某些图形形状与各种鱼类相关联，然后在屏幕上显示它们的名称：“大比目鱼”、“鳕鱼”、“红鲑鱼”。未来，研究人员可以建立类似的化学特征，以揭示鱼的来源以及它是野生捕捞的还是人工养殖的。
该设备相对便宜。它使用一次性笔尖和每次测试几滴普通溶剂。而且它不会损害样品，因此鱼在测试后可以安全地出售和食用。
MasSpec 笔将进入一个已经拥有可靠（如果较慢且成本较高）技术（包括 DNA 测试）的商业市场。MSC 的高级科学家凯蒂·隆戈指出，任何此类新技术最初都将缺乏使其可访问和可验证的强大公共数据存储库。尽管如此，加特迈坦说，一些政府实验室表示有兴趣使用该笔来测试食品，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员正在努力使其更适合野外使用。鱼类测试实验室可以将该笔连接到他们自己的质谱仪设备，但加特迈坦和她的同事也希望它可以连接到现有的便携式机器，以便它可以在不同的地点工作。他们目前正在建立鱼类物种化学特征的数据库，以便他们可以测试混合样本或查明鱼是在世界上的哪个地方捕获的。
“大西洋鲑鱼和红鲑鱼很容易相互替代，因为它们看起来一模一样，但它们的栖息地不同，”加特迈坦说。“我们希望比这更具体——甚至可能确定它们来自哪个渔场。”