出品：放牛班的秘密花园
来源：NPR，连线
编译：Sail2008
责任编辑：Sunnisky
这是eDNA采样技术首次被用于从空气中采集动物DNA。
保护濒危物种的一个关键部分是搞清楚它们的栖息地。现在，研究人员称他们发现了一种强大的新工具：从空气中提取DNA。
“这个想法有点疯狂，”加拿大多伦多市约克大学的分子生态学家伊丽莎白·克莱尔承认。“确切地说，我们是在从空中抽取DNA。”
但它奏效了。作为上周四发表在《当代生物学》杂志上的两篇论文之一，克莱尔团队的论文表明，仅通过对空气进行采样就能探测到几十种动物。
他们采集了72个样本，采用一种名为聚合酶链反应的实验室技术来放大采集到的材料数量，直到有足够的证据来识别单个物种的遗传标记。
她说DNA过滤器的工作原理就像咖啡过滤器：“让空气通过，任何颗粒都会被捕获，就像滤过水，但捕获咖啡渣一样。我们要做的就是将空气中的DNA、细胞或微小的组织碎片截留在这个过滤器上，然后回到无菌实验室，打开试管，取出这个微型过滤器，直接从里面提取DNA。”
什么叫“疯狂创意”
用环境DNA （eDNA）追踪物种并不是什么新鲜事，多年来研究人员一直在用水中DNA追踪水生动物，他们还能从漂浮在空中的植物中获取eDNA。
“我们在eDNA研究中发现一件事：任何环境介质（水、土壤、雪等）都有可能藏有我们可以取样的DNA，”美国地质调查局的生物学家斯蒂芬·斯皮尔通过电子邮件表示。斯皮尔利用eDNA对一种被称为“美洲大鲵”的水生蝾螈进行了追踪。
但在丹麦哥本哈根大学全球研究所研究员、《当代生物学》上发表的第二篇论文的第一作者克里斯汀·鲍曼（Kristine Bohmann）看来，利用从空气中获取的eDNA追踪犀牛或长颈鹿等大型陆地动物，那才叫“疯狂”。
几年前，鲍曼团队独立于克莱尔团队之外提出了这个想法，当时她正在为一个资助超前科学的丹麦基金会琢磨疯狂的研究创意。
“最后我很不满意，脱口而出道：‘不！它必须更疯狂！就像从空气中抽出动物DNA一样！”她回忆说。
这个创意被采纳了，最终她获得资金并招募了一位名叫克里斯蒂娜·林加德的博士后。林加德的第一项工作是弄清楚团队能用哪种设备从空气中提取eDNA。
林加德说：“我们尝试了三种不同的设备，其中一种是商用吸尘器。”
结果效果不错。他们用它就能提取DNA样本，尽管它“噪音超级大”。林加德还用上了自制采样器，把类似计算机风扇的小风扇安装在3D打印外壳里。它们同样有效，而且还安静得多，也更省电。鲍曼甚至认为它们在野外实际采样中将更有用。
两个动物园讲述的故事
要使实验获得成功，鲍曼团队还需要一个寻找动物DNA的好地方。
他们工作的地方在哥本哈根，这里有哥本哈根动物园，这几乎就是为这个实验量身定制的：这里的大多数动物都是非本地的，所以它们在DNA分析中会非常突出。
鲍曼说：“如果我们检测到火烈鸟的DNA，那么我们就会确定它不是来自其他地方，而是来自火烈鸟围场。”
团队在哥本哈根动物园周围设置了三个采集样本的空气过滤器来捕捉微风中漂浮的微小遗传物质，每次30小时，结果令人震惊：他们提取到犀牛、长颈鹿、大象等49种动物的DNA。
哥本哈根动物园的空气DNA采样对象，树懒
他们甚至检测到热带雨林馆的池塘里的孔雀鱼DNA，这令他们欣喜若狂。
与此同时，伦敦玛丽女王大学的伊丽莎白·克莱尔也在英国剑桥郡的一个户外动物园里采样。
她的团队发现了25种动物，包括17种圈养动物，如长臂猿、澳洲野狗、猫鼬、树懒和驴。他们还发现了随机访客，比如到动物园觅食的松鼠，甚至一些非动物园动物，比如欧亚刺猬，它在英国是极度濒危的。
英国动物园，几只澳洲野狗站在空气采样设备前
两个团队在即将向科学杂志投稿时才得知彼此的研究成果，但克莱尔和波曼彼此认识，因此两个团队没有急于抢先发表，而是取得了联系，并决定联合发表研究成果。
空中DNA能帮助追踪濒危物种吗？
克莱尔说，还有许多问题没有得到解答。首先，研究人员仍不确定他们检测到的eDNA实际上是什么，可能是皮肤，唾液，甚至尿液或粪便。
另外，有些物种的DNA完全没有提取出来，即使我们知道它们就在那里。克莱尔团队错过了鬃狼，尽管整个动物园都能闻到它们的气味，鲍曼团队错过了哥本哈根动物园的河马。
斯蒂芬·斯皮尔认为空中eDNA的研究现状与十多年前第一批关于水生eDNA的论文发表时非常相似，还需要更多的研究来展示如何对eDNA进行空气采样，比如：“这项技术对体型更小或活动范围更大的动物是否始终有效？它与相机陷阱等其他方法相比如何？从空气中采集eDNA样本的最佳方法是什么?”
克莱尔渴望深入回答这些问题，并将eDNA空气采样发展成环境保护的基石技术。她的目标是建立一个全球生物监测系统，现在还没有这样一个协调系统。
她说：“我的设想是在全球范围内部署采样器，从土壤、蜂蜜、雨雪、空气和水等不同来源中抽取DNA，现场进行测序，然后将数据发送到服务器。”
克莱尔相信，环境保护方面一些最棘手的问题的答案可能就在我们面前，悬在空中。
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