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      我們需要一堆來自污垢和水的DNA來保護(hù)澳大利亞的環(huán)境
      
			
      
				2019-04-10 10:33:33
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      測量生物多樣性曾意味著費力地收集樣本并手動識別植物，動物和真菌。這可能涉及在顯微鏡下仔細(xì)檢查以發(fā)現(xiàn)識別特征。這需要花費大量時間，并且通常需要具有對每組生物具有特定知識的專家。
      

      我們需要一堆來自污垢和水的DNA來保護(hù)澳大利亞的環(huán)境
      

      然而，在過去十年中，DNA測序技術(shù)徹底改變了這一過程。我們現(xiàn)在可以通過測量從土壤，水或甚至空氣中收集的“環(huán)境DNA”(eDNA)，更快，更便宜，更準(zhǔn)確地識別出一個地區(qū)的物種。
      

      但是eDNA的爆炸帶來了一些問題。這項技術(shù)發(fā)展如此之快 - 研究如此分散 - 科學(xué)家很難將過去的工作與他們自己的工作進(jìn)行比較。在我們最近的自然生態(tài)學(xué)和進(jìn)化論文中，我們認(rèn)為一些簡單的前瞻性思維可以解決這些問題。
      

      “eDNA”的工作原理
      

      發(fā)展“環(huán)境DNA” metabarcoding改變了科學(xué)家的測量多細(xì)胞生命的多樣性的能力。
      

      土壤，水，甚至空氣等基質(zhì)都含有生物留下的DNA片段。通過讀取這些DNA片段中精心挑選的子集的序列，可以對生物進(jìn)行分類鑒定?，F(xiàn)在已經(jīng)很好地建立了用于鑒定屬于每個物種的“DNA條形碼”的物種的參考數(shù)據(jù)庫。
      

      這種分析導(dǎo)致了許多分析生物多樣性的創(chuàng)新方法。例如，哺乳動物多樣性可以從取自哺乳動物的蠅蠅的DNA中確定。室內(nèi)節(jié)肢動物的多樣性可以通過機(jī)器人真空吸塵器收集的eDNA來確定。
      

      從珊瑚礁附近采集一桶海水，可以從eDNA中識別出該區(qū)域內(nèi)存在的魚類，甚至不會看到它們。自2012年以來，已發(fā)表了200多篇基于eDNA元編碼的論文。該領(lǐng)域現(xiàn)已非常成熟，幾個月前出版了第一本綜合性教科書。
      

      eDNA研究的主要推動因素是高通量DNA測序的快速進(jìn)步。然而，快速變化的高科技意味著研究方法很快就會變得多余。當(dāng)采用新的DNA測序系統(tǒng)時，由于不再制造設(shè)備，因此不能復(fù)制過去的實驗。
      

      另一個問題是eDNA元編碼沒有通用標(biāo)準(zhǔn)，可以比較不同技術(shù)生成的數(shù)據(jù)集。這種缺乏可比性將eDNA元碼編碼研究限制在使用一種特定方法的終點分析。
      

      我們需要生物銀行
      

      我們的解決方案是“eDNA biobanking”。醫(yī)學(xué)中的“生物銀行”是健康和患病人體組織的標(biāo)準(zhǔn)化取樣，治療和長期儲存。集中存儲樣本可以進(jìn)行單項研究不可能進(jìn)行的比較。生物銀行eDNA意味著可以將舊樣本和新樣本與未來的當(dāng)代技術(shù)結(jié)合起來進(jìn)行分析。
      

      基于生物標(biāo)記eDNA的元編碼的生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測將為未來的研究提供當(dāng)代生物多樣性的記錄。在采礦，林業(yè)和漁業(yè)等行業(yè)進(jìn)入新領(lǐng)域時，這將特別有用：生物銀行可以提供生物多樣性基線，并可以確定新發(fā)展的影響。
      

      我們預(yù)計，在不久的將來，環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)等監(jiān)管機(jī)構(gòu)將要求對樣品進(jìn)行生物處理。這將允許根據(jù)未受干擾的基線測量溢油等環(huán)境破壞事件的真實影響。
      

      這證明了eDNA生物銀行對長期生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測的價值。許多環(huán)境監(jiān)管機(jī)構(gòu)依賴于生態(tài)系統(tǒng)健康的年度更新。每年更新只能在有限的范圍內(nèi)使用eDNA元編碼，因為在某些時候，基礎(chǔ)技術(shù)已經(jīng)過時了。
      

      例如，Adelie企鵝的飲食習(xí)慣用于測量南大洋的生物多樣性。2013年基于DNA的Adelie企鵝飲食研究產(chǎn)生的數(shù)據(jù)顯示了飲食生物多樣性的地理和年際變化。然而，這些結(jié)果無法與任何未來的研究相比較，因為這種DNA測序技術(shù)已經(jīng)停止。
      

      環(huán)境DNA研究之間缺乏可比性是一個重要問題。在我們采用允許比較研究的參考標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)之前，它將無法解決。在可預(yù)見的未來，最好的解決方案是環(huán)境DNA生物銀行。這將確保eDNA技術(shù)“面向未來”，從而實現(xiàn)對環(huán)境的最佳實踐管理。
      
			

			
        
      
			
      
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