公民科学家正从数百个湖泊中收集DNA

莫庄非/编译

大型环境DNA项目将为全球生物多样性拍下创纪录的快照。

在一个史无前例的项目中，研究人员正在利用公民科学的力量，从全球数百个湖泊中收集DNA样本。由此得到的环境DNA（eDNA），不仅是迄今从水生环境中一天内收集到的最大规模遗传信息量，还有助于更全面了解全球生物多样性情况，让科学家更深入理解物种随时间的迁移。

科学家越来越多地使用eDNA（所有生物体都会脱落）来评估特定环境中物种的存在。研究人员表明，可以从水、土壤、冰芯和空气监测站的过滤器中低成本而高效率地提取它。它甚至被用于寻找多年未发现的濒危物种，例如科学家通过这个方法检测到曾认为在1960年代就灭绝的一种巴西青蛙，推测为博卡巨斑藻青蛙（Megaelosia bocainensis）。

苏黎世瑞士联邦理工学院的环境科学家克里斯蒂 · 戴纳（Kristy Deiner）领导了这个大型湖泊项目。她表示，eDNA分析意味着科学家监测生物多样性的“范式转变”。戴纳的研究团队已收到来自101个国家500多人的申请——要求参与围绕当地湖泊的eDNA收集工作，并将样本运送至苏黎世联邦理工学院。

丹麦奥胡斯大学的环境科学家、湖泊项目志愿者之一菲利普 · 汤姆森（Philip Francis Thomsen）表示，这些全球规模的项目“确实是eDNA研究领域所需要的”。

项目协调员卡蒂亚 · 佩雷拉（Cátia Lúcio Pereira）说道：“通过让公民参与，我们不仅扩大了采样的地理范围，还培养了公众的主人翁意识和对全球生物多样性问题的认识。”

生物多样性监测大有可为

生物多样性监测将因eDNA受益无穷，但研究人员也认识到它并不完美。例如，收集于某地的DNA可能来自刚刚短暂经过该地而非生活于此的物种。科学家尚不清楚环境中微生物对DNA的吸收、高温以及紫外线辐射等因素会怎样降解那些脱落的遗传物质，或者说，怎样改变eDNA的检测结果。

戴纳承认存在局限性，但也表示eDNA监测技术自几十年前首次使用以来已取得了长足进步。她和团队计划仔细处理收到的样本，提取遗传物质并扩增以分析样本主人的身份。戴纳说道：“我们现在正在做完善工作。”

戴纳也觉得eDNA从一个区域转移到另一个区域未尝是件坏事，甚至有好处。大约十年前，戴纳开始研究eDNA如何在河流里迁移。她认为，遗传物质可以从土壤进入河流，并顺流抵达湖泊，因此湖泊是eDNA取样的理想地点，科学家可以此了解整个地区或流域的物种多样性。

她的项目名为LeDNA（“Lake eDNA”的缩写），旨在证明湖泊里的eDNA不仅代表居住湖中的物种，还代表生活在湖泊周围和注入湖泊的河流沿岸的陆生动物。此外，项目团队还将研究地理区域之间物种丰富度的差异，并尝试揭示不同栖息地的物种如何相互作用。

当地采样

戴纳团队通过社交媒体、与其他eDNA研究人员建立联系以及接触公民科学团体等多种方式，为LeDNA招募志愿者。参与者被就近分配至全球湖泊精选列表（列表共有5000个湖泊）中的一个。

戴纳说道：“我们真的很努力地尝试这个领域的许多方面。这些样本是全球性努力的成果。”

佩雷拉表示，虽然项目团队尚未最终确定要采样的湖泊，但他们的目标是分析大约800个湖泊。研究人员还表示，他们的招募阶段已基本结束，不过也希望在亚洲、北非和中東招募更多志愿者。

志愿者被分配到一个湖泊后，将收到指示和水样过滤器。他们都计划在同一天（5月22日，即国际生物多样性日）收集样本，不过若有需要，还有两周的灵活收集时间。

弗朗西斯 · 汤姆森（Francis Thomsen）指出，数百人采集样本可能导致数据质量问题——取决于每个人遵循发送给他们的设置协议的程度。但另一方面，eDNA采样比其他生物多样性监测方法更易标准化，如果应用其他生物多样性监测方法，工作人员通常必须亲自定位和识别某个物种。

佩雷拉表示，团队意识到数据质量可能受到威胁，所以让志愿者拥有相同的采样套件，并接受有关采样的深度培训。

参与该项目的一个好处，特别是对于eDNA科学家来说，是当地合作伙伴将能够在自己的研究中使用他们的数据，并能够在 LeDNA出版成果中体现贡献。

加州eDNA项目主任雷切尔 · 迈耶（Rachel Meyer）表示：“这类项目美妙之处在于它具有参与性。”雷切尔这个项目由加州大学研究人员运营，负责将志愿者与科学家配对，以收集全州的eDNA样本。“如果人们想要的话，数据就在那里，而且有足够的动力去获得它。”

资料来源 Nature