科學(xué)家正在利用一種技術(shù)來(lái)判斷一個(gè)物種是否僅僅從一個(gè)水樣中過(guò)去，正在開(kāi)發(fā)評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)的新方法。所有動(dòng)物在生命中都會(huì)脫落DNA片段 - 糞便，粘液，精子和卵子，脫落皮膚，頭發(fā)，最終還有它們的尸體。這些遺傳物質(zhì)的痕跡可以在環(huán)境中持續(xù)一段時(shí)間 - 在水中持續(xù)數(shù)周，在土壤中持續(xù)數(shù)百年。利用新的，更靈敏的DNA擴(kuò)增和測(cè)序技術(shù)，科學(xué)家們可以收集和分析水和土壤樣品中的這些碎片，并識(shí)別經(jīng)過(guò)的個(gè)體物種。

環(huán)境DNA或eDNA正在尋找實(shí)際用途的一個(gè)領(lǐng)域是環(huán)境評(píng)估，例如在進(jìn)行建筑工程之前檢查是否存在任何受保護(hù)物種。英國(guó)的Defra已經(jīng)批準(zhǔn)使用eDNA取樣來(lái)評(píng)估池塘中受保護(hù)的大鳳頭蠑螈的存在。

現(xiàn)在，在倫敦帝國(guó)理工學(xué)院和環(huán)境生態(tài)咨詢(xún)公司湯姆森生態(tài)學(xué)的新合作伙伴關(guān)系中，科學(xué)家們希望擴(kuò)大eDNA的使用范圍。他們希望制定協(xié)議，以評(píng)估不同地區(qū)是否是重要保護(hù)物種的家園，包括小龍蝦，水田鼠，水獺和爬行動(dòng)物。

除了查看關(guān)鍵保護(hù)物種進(jìn)行保護(hù)外，該團(tuán)隊(duì)還希望通過(guò)識(shí)別入侵物種，將eDNA用于生物安全。例如，除了本地小龍蝦外，一些英國(guó)水域還被侵入性美國(guó)信號(hào)小龍蝦占據(jù)，這種小龍蝦勝過(guò)本地物種并破壞當(dāng)?shù)丨h(huán)境。對(duì)入侵小龍蝦的早期檢測(cè)可能意味著它們會(huì)得到更快的處理，并造成更少的損害。

最終，研究人員希望能夠使用eDNA來(lái)描繪整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，分析水樣以獲得當(dāng)?shù)丨h(huán)境中存在的已經(jīng)脫落DNA的所有生物的快照。

正在帝國(guó)生命科學(xué)系攻讀博士論文的維多利亞普里斯特利說(shuō)：“我認(rèn)為eDNA調(diào)查代表了我們?nèi)绾芜M(jìn)行物種調(diào)查和監(jiān)測(cè)的巨變。

“全球的eDNA研究付出了很多努力，一旦它變得更加成熟，我們應(yīng)該能夠更快地評(píng)估一個(gè)地區(qū)的物種。最終我們應(yīng)該能夠用它來(lái)創(chuàng)造更清晰，更多全球生物多樣性的詳細(xì)圖片。“

有效的環(huán)境評(píng)估

目前，物種的評(píng)估基于密集的實(shí)地調(diào)查，需要分類(lèi)學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并經(jīng)常涉及標(biāo)記動(dòng)物和重復(fù)訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)。然而，帝國(guó)生命科學(xué)系的Vincent Savolainen教授正在為各種物種開(kāi)發(fā)新的方案。

這為更簡(jiǎn)單，更具成本效益的環(huán)境評(píng)估調(diào)查鋪平了道路。薩沃萊寧教授說(shuō)：“這項(xiàng)研究將有助于制定新的指數(shù)，以實(shí)現(xiàn)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)政策平臺(tái)(IPBES)的目標(biāo)，該機(jī)構(gòu)評(píng)估生物多樣性的狀況及其為社會(huì)提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，響應(yīng)決策者的要求。“

雖然測(cè)序技術(shù)在過(guò)去幾十年中有了顯著改善，但在分析eDNA方面仍存在挑戰(zhàn)。片段隨著時(shí)間的推移而降解，這一過(guò)程由溫度，微生物，酶和鹽度增強(qiáng)。

eDNA從物種到物種，從個(gè)體到個(gè)體“脫落”的比率也需要更多的研究，掠食者在不同地點(diǎn)之間移動(dòng)eDNA的作用，特別是eDNA如何在水生環(huán)境中分布。

然而，普里斯特利認(rèn)為eDNA調(diào)查有一個(gè)光明的未來(lái)：“在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)eDNA監(jiān)測(cè)是標(biāo)準(zhǔn)做法之前還有一段路要走，但我相信至少在不久的將來(lái)，eDNA將越來(lái)越成為其中一種選擇在調(diào)查工具包中，與傳統(tǒng)方法一起以最有效的方式獲得最佳生態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)。“

積極的伙伴關(guān)系

自然科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)湯姆韋爾頓教授說(shuō)，像這樣的合作伙伴關(guān)系有助于將研究轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用：“這項(xiàng)激動(dòng)人心的合作表明，帝國(guó)的整個(gè)自然科學(xué)研究，即使是在蠑螈，也有實(shí)際應(yīng)用對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題。

“我們與湯姆森生態(tài)學(xué)的合作將使我們的研究對(duì)環(huán)境保護(hù)和保護(hù)產(chǎn)生積極影響。”