科学家可以从空气中提取动物DNA

由:艾莉雅霍伊特|
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科学家们发现,动物的DNA,比如这些动物园里的黑猩猩,就存在于大气中。Grant Faint/Getty Images

你知道DNA,细胞中的分子包含我们独特遗传密码的基因,存在于动物体内。但你可能没想到它是漂浮在空中的。直到现在,大多数科学家也不知道。

“我被要求写一份关于未来如何利用环境DNA监测生物多样性的文件,”该研究的主要作者18新利最新登入、加拿大多伦多约克大学的生态学家伊丽莎白·克莱尔博士在电子邮件中说。“我列出了土壤、雪、雨水、蜂蜜,甚至是喷洒树叶和收集流出的水。然后我说“和空气”,然后去找一个我可以描述的案例研究。我很惊讶竟然没有。”

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她了解到伦敦玛丽女王大学(克莱尔当时在那里任职)为高风险、高回报的想法提供了资金来源,并提出了一个关于空气中环境DNA采样(eDNA)的项目。“我们很惊讶地看到人们在谈论它,但它还没有被尝试过……所以我们决定自己动手,”她说。

与克莱尔的研究同时,丹麦哥本哈根大学也在进行一项类似的研究。这项研究的作者、哥本哈根大学的研究员克里斯蒂娜·林加德博士说,她的同事、哥本哈根大学的研究员克里斯蒂娜·伯曼提出了这个想法。

“她想申请一项名为‘Villum实验’的丹麦研究基金,该基金支持‘疯狂’的项目,这些项目可能不会成功,但如果它们成功了,它们将彻底改变研究领域。然后她想,我引用她的话:“这个项目一定是完全疯狂的,就像试图用真空来检测动物DNA一样。”她拿到了项目的资金,我们也得以进行试验,”林加德在电子邮件中说。

别担心——这不是一个团队为了荣誉而与另一个团队战斗的情况。事实上,他们各自都取得了成功验证两项研究.事实证明,在我们呼吸的空气中,漂浮着的不仅仅是氧气和过敏原。动物DNA到处都是,了解这一点是一种有益的保护措施,尤其是在濒危和濒危动物的地方外来入侵物种很担心。

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18新利最新登入动物DNA是如何收集的

克莱尔的团队在英国哈默顿动物园公园收集了这种动物的eDNA,使用的是一个装有过滤器的低功率泵,她说:“这有点像煮咖啡,”她指出,用咖啡机,水通过过滤器,渣被捕获。在这种情况下,“我们希望空气通过,DNA被捕获。”研究小组发现25种不同的物种比如老虎,狐猴和澳洲野狗。他们甚至从距离试验点几百米远的动物身上收集了eDNA。

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伊丽莎白·克莱尔博士对空气进行采样以收集空气中的DNA。
伊丽莎白·克莱尔

哥本哈根的研究小组也在丹麦哥本哈根动物园的鼓风机上使用了过滤器,但在另一个样本中,他们选择了水基真空吸尘器来吸收空气颗粒。Lynggaard说:“这种水是用特殊的过滤器过滤的,用于保留水中的DNA。”通过这些方法,研究小组在该地区发现了49种动物,包括鱼类、鸟类、爬行动物、两栖动物和哺乳动物。

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英国队和丹麦队也是检测到eDNA鸡、牛、马和鱼,这些都是动物园动物的食物,还有来自动物园外动物的eDNA,比如松鼠和刺猬。两项研究的结果发表分别在细胞生物学

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为什么eDNA如此重要

在这一点上,你可能会问自己,这是否不仅仅是一个很酷的派对把戏。但动物保护工作的潜力是巨大的。Lynggaard解释说:“通过一种新方法,我们可以以非侵入性的方式监测脊椎动物,我们希望能够帮助监测入侵物种,甚至是有时由于种群密度低而难以监测的濒危物种。”

Lynggaard说,这两项研究“都突破了eDNA的界限,而且还展示了一种新颖的非侵入性工具,可以补充现有的监测陆地动物的方法——这对保护工作非常重要。”

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再过一分钟,这种方法就会在环境保护界真正流行起来,因为eDNA研究仍处于相对起步阶段。首先,哥本哈根团队希望在不同的地方重复这个实验,因为他们最初的实验是在动物园里完成的。“我们希望它也可以在任何地方使用,但这是下一步要做的事情。我们想知道自然界发生了什么,”她说。

目前,尚不清楚动物DNA是如何进入空气的。18新利最新登入“它可能是任何生物材料的来源。脱落的皮肤细胞,头发,粪便,尿液,甚至可能是呼出的?我们根本不知道。[EDNA]只被定义为我们收集的不是直接来自组织来源的任何DNA,”克莱尔说。

她补充说:“我们不知道它能传播多远18新利最新登入、积累多快、降解多快,也不知道天气或位置因素会改变这一点。”她说,进一步的测试将在更大程度上充实这个概念。“这将帮助我们弄清楚如何在现实世界中实际部署这种方法来对生物18新利最新登入多样性进行采样。”

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