當地時間1月6日，發表在《Current Biology》上的兩項新研究表明，從空氣中收集的環境DNA(eDNA)可用於檢測廣泛的動物物種，另外還為監測生物多樣性提供了一種全新的、非侵入性的方法。
這些發現由兩個獨立的研究小組完成，一個小組位於丹麥，另一個小組位於英國和加拿大。兩個研究小組都着手測試機載eDNA是否可以用來檢測陸地動物物種。對此，研究小組從兩個歐洲動物園即英國的哈默頓動物園公園和丹麥的哥本哈根動物園收集空氣樣本。
其中，英國的研究由來自加拿大約克大學的助理教授Elizabeth Clare領導，而丹麥的研究則由哥本哈根大學全球研究所的副教授Kristine Bohmann領導。
雖然兩個團隊使用的是不同的eDNA過濾方法，但他們都成功地檢測到了這兩個動物園範圍內外的眾多動物物種。
Bohmann的團隊使用三種不同的空氣取樣設備收集空氣樣本：商業用水的真空設備以及兩種附有過濾器的鼓風機。據悉，后這兩種設備中最小的那個只有高爾夫球那麼大。他們在三個地方收集了空氣樣本：霍加狓馬廄、雨林之家(Rainforest House)及戶外圍欄之間的室外。
克萊爾的團隊則使用了連接在真空泵上的敏感過濾器，其從動物園周圍的不同地點收集了70多個空氣樣本，其中包括動物睡眠區內部和動物園外部的一般環境。
這兩項研究的結果都超過了他們的預期。
“當我們分析所收集的樣本時，我們能夠識別來自25種不同動物的DNA，如老虎、狐猴和野狗，其中17種是已知的動物園物種。我們甚至能從離我們測試的地方几百米遠的動物身上採集eDNA，而濃度沒有明顯下降，甚至從密封的建築物外採集，”Clare說道，“動物們在裡面，但它們的DNA卻逃了出來。”
Bohmann則表示：“當我們看到這些結果時，我們感到非常驚訝。在僅僅40個樣本中，我們檢測到49個物種，包括哺乳動物、鳥類、兩棲動物、爬行動物和魚類。在雨林之家，我們甚至檢測到了池塘里的石斑魚、雙趾樹懶和蟒蛇。當只在一個室外場所進行空氣採樣時，我們檢測到許多在動物園的那個部分可以進入室外圍欄的動物，如食肉鸚鵡、鴕鳥和犀牛。”
許多被檢測到的物種被飼養在動物園裡，但值得注意的是，兩個團隊都檢測到了來自動物園周邊地區的物種。在英國瀕臨滅絕的歐亞刺蝟就有在英國哈默頓動物園外被檢測到，而水田鼠和紅松鼠在哥本哈根動物園周圍被檢測到。這兩個小組還發現了動物園動物的食物存在，如雞、牛、馬和魚。檢測到的物種範圍非常廣，這表明空氣中的eDNA有可能可以被用於檢測和監測野外的陸生動物物種。而這將最終為全球保護工作帶來支持。
Clare表示：“這種方法的非侵入性使得它對於觀察脆弱或瀕危物種及那些在難以觸及的環境中的物種特別有價值。 如果我們能從空氣中提取它們的DNA痕迹，那麼它們不必顯露出來，我們就能知道它們在這個地區。空氣採樣可以徹底改變陸地生物監測並提供新的機會來跟蹤動物群落的組成以及檢測非本地物種的入侵。”
生物體在跟周圍環境相互作用時會將DNA脫落到周圍環境中，近年來，eDNA已經成為在廣泛的生境中進行物種檢測的重要工具。比如水樣的eDNA分析被常規地用於繪製水生環境中的物種圖。然而，雖然空氣圍繞着陸地上的一切，但直到現在，科學家才探索出空氣中的eDNA可用於動物監測。
在展示一種新的eDNA樣本類型時，主要的事情之一就是確保結果的可靠性，因為eDNA分析非常敏感且容易受到污染。
“空氣是一種具有挑戰性的底物，因為空氣包圍着一切，這意味着污染風險非常高。我們想確保我們檢測到的物種來自動物園，而不是例如來自實驗室。為了確保我們沒有任何污染物DNA漂浮在實驗室的空氣中，我們對實驗室內的空氣進行了採樣並對其進行了測序，”丹麥研究團隊的成員Christina Lynggaard博士指出。
對於這些早期研究，能夠複製工作是關鍵。在研究完成之前，這些團隊對彼此的工作一無所知，但對實驗的平行性質感到興奮。Clare和Bohmann都認同，由兩個研究小組獨立證明空氣中的eDNA可以用來監測一系列動物物種，而這大大增強了他們工作的力度並清楚地顯示了該技術的發展潛力。
Bohmann補充道：“我們不認為從空氣中吸出動物DNA會成功。這是一項高風險、高回報的科學，它有可能推動脊椎動物生物監測的界限。”
在自然環境中使用機載eDNA採樣將需要進一步研究以釋放其全部潛力，但兩個研究團隊都相信它可以改變研究人員研究和監測動物生物多樣性的方式。