出品：放牛班的秘密花園
來源：NPR，連線
編譯：Sail2008
責任編輯：Sunnisky
這是eDNA采樣技術首次被用于從空氣中采集動物DNA。
保護瀕危物種的一個關鍵部分是搞清楚它們的栖息地。現在，研究人員稱他們發現了一種強大的新工具：從空氣中提取DNA。
“這個想法有點瘋狂，”加拿大多倫多市約克大學的分子生态學家伊麗莎白·克萊爾承認。“确切地說，我們是在從空中抽取DNA。”
但它奏效了。作為上周四發表在《當代生物學》雜志上的兩篇論文之一，克萊爾團隊的論文表明，僅通過對空氣進行采樣就能探測到幾十種動物。
他們采集了72個樣本，采用一種名為聚合酶鍊反應的實驗室技術來放大采集到的材料數量，直到有足夠的證據來識别單個物種的遺傳标記。
她說DNA過濾器的工作原理就像咖啡過濾器：“讓空氣通過，任何顆粒都會被捕獲，就像濾過水，但捕獲咖啡渣一樣。我們要做的就是将空氣中的DNA、細胞或微小的組織碎片截留在這個過濾器上，然後回到無菌實驗室，打開試管，取出這個微型過濾器，直接從裡面提取DNA。”
什麼叫“瘋狂創意”
用環境DNA （eDNA）追蹤物種并不是什麼新鮮事，多年來研究人員一直在用水中DNA追蹤水生動物，他們還能從漂浮在空中的植物中擷取eDNA。
“我們在eDNA研究中發現一件事：任何環境媒體（水、土壤、雪等）都有可能藏有我們可以取樣的DNA，”美國地質調查局的生物學家斯蒂芬·斯皮爾通過電子郵件表示。斯皮爾利用eDNA對一種被稱為“美洲大鲵”的水生蝾螈進行了追蹤。
但在丹麥哥本哈根大學全球研究所研究員、《當代生物學》上發表的第二篇論文的第一作者克裡斯汀·鮑曼（Kristine Bohmann）看來，利用從空氣中擷取的eDNA追蹤犀牛或長頸鹿等大型陸地動物，那才叫“瘋狂”。
幾年前，鮑曼團隊獨立于克萊爾團隊之外提出了這個想法，當時她正在為一個資助超前科學的丹麥基金會琢磨瘋狂的研究創意。
“最後我很不滿意，脫口而出道：‘不！它必須更瘋狂！就像從空氣中抽出動物DNA一樣！”她回憶說。
這個創意被采納了，最終她獲得資金并招募了一位名叫克裡斯蒂娜·林加德的博士後。林加德的第一項工作是弄清楚團隊能用哪種裝置從空氣中提取eDNA。
林加德說：“我們嘗試了三種不同的裝置，其中一種是商用吸塵器。”
結果效果不錯。他們用它就能提取DNA樣本，盡管它“噪音超級大”。林加德還用上了自制采樣器，把類似計算機風扇的小風扇安裝在3D列印外殼裡。它們同樣有效，而且還安靜得多，也更省電。鮑曼甚至認為它們在野外實際采樣中将更有用。
兩個動物園講述的故事
要使實驗獲得成功，鮑曼團隊還需要一個尋找動物DNA的好地方。
他們工作的地方在哥本哈根，這裡有哥本哈根動物園，這幾乎就是為這個實驗量身定制的：這裡的大多數動物都是非本地的，是以它們在DNA分析中會非常突出。
鮑曼說：“如果我們檢測到火烈鳥的DNA，那麼我們就會确定它不是來自其他地方，而是來自火烈鳥圍場。”
團隊在哥本哈根動物園周圍設定了三個采集樣本的空氣過濾器來捕捉微風中漂浮的微小遺傳物質，每次30小時，結果令人震驚：他們提取到犀牛、長頸鹿、大象等49種動物的DNA。
哥本哈根動物園的空氣DNA采樣對象，樹懶
他們甚至檢測到熱帶雨林館的池塘裡的孔雀魚DNA，這令他們欣喜若狂。
與此同時，倫敦瑪麗女王大學的伊麗莎白·克萊爾也在英國劍橋郡的一個戶外動物園裡采樣。
她的團隊發現了25種動物，包括17種圈養動物，如長臂猿、澳洲野狗、貓鼬、樹懶和驢。他們還發現了随機訪客，比如到動物園覓食的松鼠，甚至一些非動物園動物，比如歐亞刺猬，它在英國是極度瀕危的。
英國動物園，幾隻澳洲野狗站在空氣采樣裝置前
兩個團隊在即将向科學雜志投稿時才得知彼此的研究成果，但克萊爾和波曼彼此認識，是以兩個團隊沒有急于搶先發表，而是取得了聯系，并決定聯合發表研究成果。
空中DNA能幫助追蹤瀕危物種嗎？
克萊爾說，還有許多問題沒有得到解答。首先，研究人員仍不确定他們檢測到的eDNA實際上是什麼，可能是皮膚，唾液，甚至尿液或糞便。
另外，有些物種的DNA完全沒有提取出來，即使我們知道它們就在那裡。克萊爾團隊錯過了鬃狼，盡管整個動物園都能聞到它們的氣味，鮑曼團隊錯過了哥本哈根動物園的河馬。
斯蒂芬·斯皮爾認為空中eDNA的研究現狀與十多年前第一批關于水生eDNA的論文發表時非常相似，還需要更多的研究來展示如何對eDNA進行空氣采樣，比如：“這項技術對體型更小或活動範圍更大的動物是否始終有效？它與相機陷阱等其他方法相比如何？從空氣中采集eDNA樣本的最佳方法是什麼?”
克萊爾渴望深入回答這些問題，并将eDNA空氣采樣發展成環境保護的基石技術。她的目标是建立一個全球生物監測系統，現在還沒有這樣一個協調系統。
她說：“我的設想是在全球範圍内部署采樣器，從土壤、蜂蜜、雨雪、空氣和水等不同來源中抽取DNA，現場進行測序，然後将資料發送到伺服器。”
克萊爾相信，環境保護方面一些最棘手的問題的答案可能就在我們面前，懸在空中。
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