公民科學家正從數百個湖泊中收集DNA

莫莊非/編譯

大型環境DNA項目將為全球生物多樣性拍下創紀錄的快照。

在一個史無前例的項目中，研究人員正在利用公民科學的力量，從全球數百個湖泊中收集DNA樣本。由此得到的環境DNA（eDNA），不僅是迄今從水生環境中一天內收集到的最大規模遺傳信息量，還有助于更全面了解全球生物多樣性情況，讓科學家更深入理解物種隨時間的遷移。

科學家越來越多地使用eDNA（所有生物體都會脫落）來評估特定環境中物種的存在。研究人員表明，可以從水、土壤、冰芯和空氣監測站的過濾器中低成本而高效率地提取它。它甚至被用于尋找多年未發現的瀕危物種，例如科學家通過這個方法檢測到曾認為在1960年代就滅絕的一種巴西青蛙，推測為博卡巨斑藻青蛙（Megaelosia bocainensis）。

蘇黎世瑞士聯邦理工學院的環境科學家克里斯蒂 · 戴納（Kristy Deiner）領導了這個大型湖泊項目。她表示，eDNA分析意味著科學家監測生物多樣性的“范式轉變”。戴納的研究團隊已收到來自101個國家500多人的申請——要求參與圍繞當地湖泊的eDNA收集工作，并將樣本運送至蘇黎世聯邦理工學院。

丹麥奧胡斯大學的環境科學家、湖泊項目志愿者之一菲利普 · 湯姆森（Philip Francis Thomsen）表示，這些全球規模的項目“確實是eDNA研究領域所需要的”。

項目協調員卡蒂亞 · 佩雷拉（Cátia Lúcio Pereira）說道：“通過讓公民參與，我們不僅擴大了采樣的地理范圍，還培養了公眾的主人翁意識和對全球生物多樣性問題的認識。”

生物多樣性監測大有可為

生物多樣性監測將因eDNA受益無窮，但研究人員也認識到它并不完美。例如，收集于某地的DNA可能來自剛剛短暫經過該地而非生活于此的物種。科學家尚不清楚環境中微生物對DNA的吸收、高溫以及紫外線輻射等因素會怎樣降解那些脫落的遺傳物質，或者說，怎樣改變eDNA的檢測結果。

戴納承認存在局限性，但也表示eDNA監測技術自幾十年前首次使用以來已取得了長足進步。她和團隊計劃仔細處理收到的樣本，提取遺傳物質并擴增以分析樣本主人的身份。戴納說道：“我們現在正在做完善工作。”

戴納也覺得eDNA從一個區域轉移到另一個區域未嘗是件壞事，甚至有好處。大約十年前，戴納開始研究eDNA如何在河流里遷移。她認為，遺傳物質可以從土壤進入河流，并順流抵達湖泊，因此湖泊是eDNA取樣的理想地點，科學家可以此了解整個地區或流域的物種多樣性。

她的項目名為LeDNA（“Lake eDNA”的縮寫），旨在證明湖泊里的eDNA不僅代表居住湖中的物種，還代表生活在湖泊周圍和注入湖泊的河流沿岸的陸生動物。此外，項目團隊還將研究地理區域之間物種豐富度的差異，并嘗試揭示不同棲息地的物種如何相互作用。

當地采樣

戴納團隊通過社交媒體、與其他eDNA研究人員建立聯系以及接觸公民科學團體等多種方式，為LeDNA招募志愿者。參與者被就近分配至全球湖泊精選列表（列表共有5000個湖泊）中的一個。

戴納說道：“我們真的很努力地嘗試這個領域的許多方面。這些樣本是全球性努力的成果。”

佩雷拉表示，雖然項目團隊尚未最終確定要采樣的湖泊，但他們的目標是分析大約800個湖泊。研究人員還表示，他們的招募階段已基本結束，不過也希望在亞洲、北非和中東招募更多志愿者。

志愿者被分配到一個湖泊后，將收到指示和水樣過濾器。他們都計劃在同一天（5月22日，即國際生物多樣性日）收集樣本，不過若有需要，還有兩周的靈活收集時間。

弗朗西斯 · 湯姆森（Francis Thomsen）指出，數百人采集樣本可能導致數據質量問題——取決于每個人遵循發送給他們的設置協議的程度。但另一方面，eDNA采樣比其他生物多樣性監測方法更易標準化，如果應用其他生物多樣性監測方法，工作人員通常必須親自定位和識別某個物種。

佩雷拉表示，團隊意識到數據質量可能受到威脅，所以讓志愿者擁有相同的采樣套件，并接受有關采樣的深度培訓。

參與該項目的一個好處，特別是對于eDNA科學家來說，是當地合作伙伴將能夠在自己的研究中使用他們的數據，并能夠在 LeDNA出版成果中體現貢獻。

加州eDNA項目主任雷切爾 · 邁耶（Rachel Meyer）表示：“這類項目美妙之處在于它具有參與性。”雷切爾這個項目由加州大學研究人員運營，負責將志愿者與科學家配對，以收集全州的eDNA樣本。“如果人們想要的話，數據就在那里，而且有足夠的動力去獲得它。”

資料來源 Nature