我們?cè)诒贝笮@里,找到了犀牛和鴕鳥(niǎo)的DNA 揭秘空氣中的生物信息!當(dāng)你深吸一口氣時(shí),你可能會(huì)吸入周?chē)諝庵衅〉母鞣N生物的DNA。這些DNA可能來(lái)自脫落的皮膚細(xì)胞、呼吸、排泄物或是羽毛和毛發(fā)等。研究人員可以通過(guò)收集空氣樣本并使用分子生物學(xué)技術(shù)提取和分析其中的DNA,從而追蹤到對(duì)應(yīng)的物種。這種方法被稱(chēng)為環(huán)境DNA(eDNA)技術(shù)。
空氣中的eDNA技術(shù)是環(huán)境DNA技術(shù)的一種延伸。攜帶遺傳信息的DNA片段會(huì)隨著空氣流動(dòng)散布在大氣中。通過(guò)采集空氣樣本,我們可以收集這些漂浮的DNA。2020年,英國(guó)科學(xué)家在動(dòng)物園進(jìn)行了試驗(yàn),他們收集了72份空氣樣本,最終檢測(cè)到了25種獸類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)的DNA。其中有17種是動(dòng)物園內(nèi)飼養(yǎng)的動(dòng)物,它們的DNA可以漂浮到籠舍300米外;另外一些則是動(dòng)物園附近的野生生物,如刺猬和鹿。此外,還檢測(cè)到了雞、豬、牛、馬的DNA,這些可能來(lái)自喂養(yǎng)給動(dòng)物的食物。
除了使用真空泵“主動(dòng)吸收”空氣,還有“被動(dòng)采樣”的方法。例如,放置花粉采樣器或涂有粘性材料的載玻片,等待空氣中的顆粒物質(zhì)自行沉降。然而,真空泵需要持續(xù)電源供給,被動(dòng)式收集器裝置復(fù)雜且不易大規(guī)模布設(shè),這些都限制了空氣eDNA技術(shù)的廣泛應(yīng)用。我們改進(jìn)了空氣收集裝置,利用多種材質(zhì)的濾膜和粘性劑捕獲eDNA。通過(guò)在北大校園中收集空氣eDNA,我們檢測(cè)到了132種脊椎動(dòng)物,包括33種哺乳動(dòng)物、66種鳥(niǎo)類(lèi)、4種兩棲類(lèi)及29種魚(yú)類(lèi)。大部分為常見(jiàn)物種,但也有些出乎意料的結(jié)果,比如檢測(cè)到了蒼鷺和魚(yú)類(lèi)的DNA。我們還檢測(cè)到了鴕鳥(niǎo)及犀牛的DNA,猜測(cè)這些可能來(lái)自北京動(dòng)物園。
空氣eDNA技術(shù)就像拼圖游戲,每一份空氣樣本中都有海量的拼圖碎片,從中拼湊出完整的生物信息圖像。這種技術(shù)有助于發(fā)現(xiàn)肉眼難以察覺(jué)的信息,如鳥(niǎo)類(lèi)經(jīng)過(guò)某個(gè)地點(diǎn)時(shí)留下的DNA??諝鈋DNA還能幫助我們獲得更廣泛區(qū)域內(nèi)的植物和真菌多樣性信息,為追蹤物種分布和物候變化提供數(shù)據(jù)支持。