孙学军
空气环境DNA检测技术 精选
2023-6-7 17:10
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利用这种技术,也应该可以分析某些传染病,特别是呼吸道传染病。如果技术经过改进,能在大型交通工具如飞机火车上进行这种分析,在大型交通枢纽进行分析。也能进行人类活动轨迹的分析,这或许能用于犯罪现场的证据。这种分析数据的积累或许会演化为环境基因组学技术。

科学家也许能够通过分析漂浮在空气中的DNA来密切关注世界上的动植物。这是65日发表在《当代生物学》上的一项研究的结论。1,其中研究小组使用空气污染监测站过滤器捕获的 DNA 鉴定了 180 多种生物,包括植物、真菌、昆虫和动物。研究人员说,由于这种站点无处不在,这种方法可以改变对地球上生物多样性的监测,甚至可能能够检测到稀有物种。

全球生物多样性正在急剧下降——一些估计表明,自1970年以来,野生动物数量下降了69%科学家们努力跟踪生态系统的变化和物种下降的速度,因为他们缺乏大规模衡量生物多样性的基础设施。通常,研究人员或保护志愿者使用劳动密集型方法监测小区域内的一些陆地物种,例如相机监控,亲自观察和检查包括脚印和粪便在内的痕迹。在大尺度上,只能进行非常一般的测量,例如森林覆盖率评估。

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但是环境DNAeDNA- 生物脱落的少量遗传物质 - 使用空气污染跟踪网络自动收集可以帮助解决这个问题,加拿大多伦多约克大学的分子生态学家伊丽莎白克莱尔说,该研究的主要作者。

大约20年来,科学家们一直在从土壤和水样本中收集和测序eDNA,以追踪稀有或濒危物种,例如英国的大凤头蝾螈(Triturus cristatus)和澳大利亚的Gouldian finchesErythrura gouldiae)。监管机构已使用eDNA来检测入侵物种;例如,美国鱼类和野生动物管理局使用它来监测五大湖系统中的鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix)。但直到去年,包括克莱尔在内的科学家才报告说,eDNA可以从空气样本中捕获并用于探索陆地生物多样性。2.研究人员说,DNA可能来自生物体脱落的细胞。

生物多样性监测站?

在最新的研究中,克莱尔和她的同事进行了一项试点研究,他们可以访问伦敦和爱丁堡附近的现有英国空气质量监测站,看看他们是否可以从当地动植物中捕获空气中的eDNA。两者都旨在监测大气污染物,例如颗粒物中的铅,这些污染物被困在设备的过滤器中。爱丁堡站是英国网络的一部分,该网络部分由泰丁顿的国家物理实验室(NPL)运营。

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美国鱼类和野生动物管理局使用eDNA监测鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix),一种入侵物种。

 研究人员在鹿园旁边建立了伦敦站,以不同的时间间隔(从一小时到一周)采集样本,使他们能够测试采样时间是否重要。他们还通过分析爱丁堡站的过滤器来探索样本可以保存多长时间,这些过滤器在储存八个月之前已经收集了一周的DNA

该研究小组包括来自NPL的科学家,从每个过滤器的四分之一中提取并测序eDNA。然后,科学家们将这些序列与美国国立卫生研究院运行的GenBankDNA数据库中的序列进行了比较。

研究人员惊讶地发现,在过滤器上发现了这么多生物群的DNA。其中包括34种鸟类,如鹪鹩(穴居人穴居人)和大山雀(Parus major),以及白蜡树(Fraximus属),荨麻(Soleirolia属)和致病性Septoriella真菌(见密切关注分类群)。

研究人员说,使用现有空气监测站的优势在于,这种基础设施已经在世界上许多国家建立,包括北美和中美洲,欧洲,亚洲和南半球。他们敦促监测站操作员在空气质量分析后保留过滤器,以便生态学家可以使用它们。

在我们真正了解它们的生态价值之前,我们必须停止扔掉它们,克莱尔说。

研究人员从爱丁堡附近的Auchencorth Moss空气质量监测站检索了野生动物DNA

西雅图华盛顿大学eDNA合作研究项目的分子生物学家兼首席科学家艾莉·艾伦(Eily Allan)表示,使用现有的空气监测站网络自动收集空气中的eDNA可以将环境监测推向二十一世纪。她补充说,它将研究界从脱节的抽样转变为定期、重复、长期的数据收集。

但在监测方法广泛推广之前,研究人员需要制定一些细节,包括最佳采样时间,以确保广泛的eDNA收集。该团队表示,其数据表明,一天对于采样来说太短了,但一周太长了——在收集足够的DNA和保持DNA的时间太长以至于材料降解之间有一个甜蜜点。

其他未知数包括eDNA在空气中传播的距离,这将决定这种方法可以监测多大的区域。该研究的共同作者,伦敦玛丽皇后大学的分子生态学家Joanne Littlefair表示,该团队仍在研究eDNA除了识别物种之外还能提供哪些生态信息。例如,她认为该方法不太可能能够测量物种丰度。但它可以监测鸟类迁徙以及它们如何应对气候变化而变化。

我们还不知道你能可靠地看到什么,她说。

 

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