采样物种的DNA踪迹导致更好的环境监测

科学家正在利用一种技术来判断一个物种是否仅仅从一个水样中过去，正在开发评估生态系统的新方法。所有动物在生命中都会脱落DNA片段 - 粪便，粘液，精子和卵子，脱落皮肤，头发，最终还有它们的尸体。这些遗传物质的痕迹可以在环境中持续一段时间 - 在水中持续数周，在土壤中持续数百年。利用新的，更灵敏的DNA扩增和测序技术，科学家们可以收集和分析水和土壤样品中的这些碎片，并识别经过的个体物种。

环境DNA或eDNA正在寻找实际用途的一个领域是环境评估，例如在进行建筑工程之前检查是否存在任何受保护物种。英国的Defra已经批准使用eDNA取样来评估池塘中受保护的大凤头蝾螈的存在。

现在，在伦敦帝国理工学院和环境生态咨询公司汤姆森生态学的新合作伙伴关系中，科学家们希望扩大eDNA的使用范围。他们希望制定协议，以评估不同地区是否是重要保护物种的家园，包括小龙虾，水田鼠，水獭和爬行动物。

除了查看关键保护物种进行保护外，该团队还希望通过识别入侵物种，将eDNA用于生物安全。例如，除了本地小龙虾外，一些英国水域还被侵入性美国信号小龙虾占据，这种小龙虾胜过本地物种并破坏当地环境。对入侵小龙虾的早期检测可能意味着它们会得到更快的处理，并造成更少的损害。

最终，研究人员希望能够使用eDNA来描绘整个生态系统，分析水样以获得当地环境中存在的已经脱落DNA的所有生物的快照。

正在帝国生命科学系攻读博士论文的维多利亚普里斯特利说：“我认为eDNA调查代表了我们如何进行物种调查和监测的巨变。

“全球的eDNA研究付出了很多努力，一旦它变得更加成熟，我们应该能够更快地评估一个地区的物种。最终我们应该能够用它来创造更清晰，更多全球生物多样性的详细图片。“

有效的环境评估

目前，物种的评估基于密集的实地调查，需要分类学专业知识，并经常涉及标记动物和重复访问现场。然而，帝国生命科学系的Vincent Savolainen教授正在为各种物种开发新的方案。

这为更简单，更具成本效益的环境评估调查铺平了道路。萨沃莱宁教授说：“这项研究将有助于制定新的指数，以实现生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(IPBES)的目标，该机构评估生物多样性的状况及其为社会提供的生态系统服务，响应决策者的要求。“

虽然测序技术在过去几十年中有了显着改善，但在分析eDNA方面仍存在挑战。片段随着时间的推移而降解，这一过程由温度，微生物，酶和盐度增强。

eDNA从物种到物种，从个体到个体“脱落”的比率也需要更多的研究，掠食者在不同地点之间移动eDNA的作用，特别是eDNA如何在水生环境中分布。

然而，普里斯特利认为eDNA调查有一个光明的未来：“在整个生态系统eDNA监测是标准做法之前还有一段路要走，但我相信至少在不久的将来，eDNA将越来越成为其中一种选择在调查工具包中，与传统方法一起以最有效的方式获得最佳生态调查数据。“

积极的伙伴关系

自然科学学院院长汤姆韦尔顿教授说，像这样的合作伙伴关系有助于将研究转化为现实世界的应用：“这项激动人心的合作表明，帝国的整个自然科学研究，即使是在蝾螈，也有实际应用对现实世界的问题。

“我们与汤姆森生态学的合作将使我们的研究对环境保护和保护产生积极影响。”