科學(xué)家正在利用一種技術(shù)來判斷一個物種是否僅僅從一個水樣中過去，正在開發(fā)評估生態(tài)系統(tǒng)的新方法。所有動物在生命中都會脫落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擴增和測序技術(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，并識別經(jīng)過的個體物種。

環(huán)境DNA或eDNA正在尋找實際用途的一個領(lǐng)域是環(huán)境評估，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。英國的Defra已經(jīng)批準(zhǔn)使用eDNA取樣來評估池塘中受保護(hù)的大鳳頭蠑螈的存在。

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

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

最終，研究人員希望能夠使用eDNA來描繪整個生態(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。

正在帝國生命科學(xué)系攻讀博士論文的維多利亞普里斯特利說：“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)該能夠更快地評估一個地區(qū)的物種。最終我們應(yīng)該能夠用它來創(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)境評估

目前，物種的評估基于密集的實地調(diào)查，需要分類學(xué)專業(yè)知識，并經(jīng)常涉及標(biāo)記動物和重復(fù)訪問現(xiàn)場。然而，帝國生命科學(xué)系的Vincent Savolainen教授正在為各種物種開發(fā)新的方案。

這為更簡單，更具成本效益的環(huán)境評估調(diào)查鋪平了道路。薩沃萊寧教授說：“這項研究將有助于制定新的指數(shù)，以實現(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(IPBES)的目標(biāo)，該機構(gòu)評估生物多樣性的狀況及其為社會提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，響應(yīng)決策者的要求。“

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

eDNA從物種到物種，從個體到個體“脫落”的比率也需要更多的研究，掠食者在不同地點之間移動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)查有一個光明的未來：“在整個生態(tài)系統(tǒng)eDNA監(jiān)測是標(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，eDNA將越來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)院院長湯姆韋爾頓教授說，像這樣的合作伙伴關(guān)系有助于將研究轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實世界的應(yīng)用：“這項激動人心的合作表明，帝國的整個自然科學(xué)研究，即使是在蠑螈，也有實際應(yīng)用對現(xiàn)實世界的問題。

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