在炎熱的夏日，Mark Stoeckle在紐約East River的陰暗水域扔了一個(gè)水桶，裝滿了三個(gè)小塑料瓶。生物學(xué)家希望他收集的水包含河流多樣化生命的遺傳蹤跡，包括它的所有魚類 - 當(dāng)然還有偶爾的老鼠。

洛克菲勒大學(xué)的斯托克勒說(shuō)：“我們已經(jīng)大大清理了東河，但我們?nèi)栽趦A倒大量物資。”“這將使我們更好地了解魚類是否正在恢復(fù)。”

他不必親自捕捉滑溜溜的魚 - 鑒于河流的巖石底部和強(qiáng)大的水流，這是一項(xiàng)危險(xiǎn)的任務(wù)。他只需要尋找他們留下的微小DNA來(lái)跟蹤它們。

動(dòng)物在移動(dòng)時(shí)會(huì)失去頭發(fā)，鱗片和羽毛。它們還會(huì)丟棄皮膚細(xì)胞和廢物。所有這些都留下了遺傳物質(zhì)的痕跡，可以在數(shù)小時(shí)，數(shù)周甚至數(shù)千年后檢測(cè)到。

科學(xué)家們說(shuō)，分析漂浮在水道中或隱藏在土壤中的DNA，他們稱之為環(huán)境DNA或eDNA，有望幫助管理和保護(hù)生物多樣性。這種策略在過(guò)去幾年里變得越來(lái)越流行，并且已經(jīng)提供了西伯利亞古代猛犸象的線索，加利福尼亞青蛙死亡的早期預(yù)警以及墨西哥難以捉摸的鋸fish的證據(jù)。

對(duì)于紐約約克學(xué)院的魚類生態(tài)學(xué)家Sam Chew Chin來(lái)說(shuō)，DNA采樣讓他想起了他喜歡的童年表演，如“星際迷航”。

“每當(dāng)他們找到一顆新行星時(shí)，他們就會(huì)終生掃描它，”他說(shuō)。“檢測(cè)環(huán)境DNA是我們能夠做到的最接近的。它非常整潔。”

Chew Chin說(shuō)他曾經(jīng)是一個(gè)“泥濘的靴子和血腥的桌面生物學(xué)家”。研究魚意味著捕獲它們并最終殺死它們?，F(xiàn)在，他通過(guò)測(cè)試水來(lái)搜尋長(zhǎng)島的鯨魚或在哈德遜河捕魚 - 這一進(jìn)步使他的工作變得更快，更便宜。

它并不總是那樣。丹麥遺傳學(xué)家Eske Willerslev說(shuō)，十年前沒有人真正關(guān)心eDNA，他是該技術(shù)的先驅(qū)。

他一直前往西伯利亞采樣永久凍土。冷凍的土壤非常寒冷，他認(rèn)為古老的遺傳物質(zhì)多年來(lái)一直保持完整。

2002年，他用少量永久凍土樣品測(cè)量了糖塊的大小，他能夠識(shí)別出數(shù)十萬(wàn)年前生活在野牛，馬和許多不同植物中的遺傳物質(zhì)。他還發(fā)現(xiàn)了猛犸象的DNA。

丹麥自然歷史博物館的威勒斯列夫說(shuō)，環(huán)境DNA“幫助我們無(wú)法進(jìn)入，”他補(bǔ)充說(shuō)，這種方法將在科學(xué)家尋求理解自然的過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

這方面的例子出現(xiàn)在其他領(lǐng)域，其中eDNA改變了研究人員對(duì)保護(hù)的看法。

當(dāng)Colleen Kamoroff在2015年夏天從加利福尼亞州內(nèi)華達(dá)山脈的湖泊中取水時(shí)，她看到一群健康的本土山地黃腿蛙跳來(lái)跳去。

一個(gè)月后，他們都快要死了。罪魁禍?zhǔn)祝阂环N微生物導(dǎo)致全世界大約200種兩棲動(dòng)物物種減少，稱為壺菌屬真菌。

奇怪的是，如果她看到早期的跡象，青蛙是否可以得救，Kamoroff是一位為加利福尼亞優(yōu)勝美地國(guó)家公園工作的野生動(dòng)物生物學(xué)家，她開始在她采樣的水中尋找壺菌真菌DNA。她很驚訝地發(fā)現(xiàn)了它。

她說(shuō)：“也許如果我們知道他們?cè)谀菚r(shí)被感染了，我們就可以做好準(zhǔn)備。我們可以用藥物開始治療它們。”

如果一個(gè)物種瀕臨滅絕，保護(hù)動(dòng)物居住的地區(qū)或在圈養(yǎng)中繁殖它們有時(shí)可以幫助拯救它。它之前已經(jīng)完成了。但是知道那些最后幸存者隱藏的地方是保護(hù)主義者的常見問(wèn)題。

海洋生物學(xué)家拉蒙·邦菲爾(Ramon Bonfil)花了三年多的時(shí)間尋找墨西哥的最后一種鋸齒魚，那里的熱帶水域曾經(jīng)充滿難以捉摸的奇怪光芒?，F(xiàn)在，他們無(wú)處可尋。最后一個(gè)標(biāo)本在2016年被意外捕獲。除此之外，近十年沒有人見過(guò)活鋸。

吉爾網(wǎng)，無(wú)人機(jī)和漁民都未能發(fā)現(xiàn)它們。

然而，邦菲爾在兩年前在韋拉克魯斯州發(fā)現(xiàn)的三個(gè)水樣中發(fā)現(xiàn)了鋸fish DNA。這是一個(gè)微弱的信號(hào)，這可能意味著游泳的生物并不多。但它是最近的。

“關(guān)鍵是要知道它們?cè)谀睦?。在找到它們之前，我們將無(wú)法保護(hù)它們，”邦菲爾說(shuō)。

對(duì)于斯托克勒來(lái)說(shuō)，過(guò)去幾年每周在東河捕撈自由漂浮的遺傳物質(zhì)已經(jīng)改變了他的觀點(diǎn)。

“這有點(diǎn)令人毛骨悚然，你想要與所有這些生物的DNA一起游泳，”他說(shuō)。“現(xiàn)在我知道，當(dāng)我下水時(shí)，我真的會(huì)去別人的環(huán)境。”