科学家首次凭空抽取动物DNA

在哥本哈根动物园，生物学家克里斯汀·博曼(KristineBohmann)在一只树懒附近用手持真空吸尘器收集空气样本。漂浮在空气中的动物DNA可用于追踪濒危物种，Bohmann说。

2020年12月一个沉闷的冬日，生态学家伊丽莎白克莱尔挥舞着一个小型真空泵漫步在英格兰的哈默顿动物园。她在动物围栏外停了下来，高举着一根连接在机器上的软管。她的任务：凭空吸取动物DNA。

十多年来，科学家们一直希望能够嗅出动物空气中的遗传物质。从水中收集的DNA已被用于追踪水生物种，包括鲑鱼和鲨鱼(SN:5/7/18)。科学家们知道他们可以使用空气中的环境DNA或eDNA来监测陆生物种——只要他们能捕捉到它们。现在，研究人员已经通过使用真空吸尘器做到了这一点，两个独立的小组在1月6日的《当代生物学》杂志上报告了这一点。

“这真是一个疯狂的想法，”多伦多约克大学的克莱尔说。“我们正在从天空中吸取DNA。”

这个想法来自克莱尔，她在伦敦玛丽女王大学期间完成了这项工作，当时她在之前的一项实验中对裸鼹鼠洞穴外的空气进行了采样。在动物园，Clare和同事在动物围栏内和周围运行真空泵半小时，从20个地点收集了72个样本。然后，该团队将捕获在泵过滤器中的材料带回实验室进行分析。

与此同时，哥本哈根大学的另一个团队也在不知不觉中追求同样的想法。生物学家KristineBohmann及其同事试图在哥本哈根动物园使用类似于冷却计算机的微型风扇来捕获空气中的DNA。该团队还对真空进行了实验。研究人员在热带房屋、马厩和露天环境中部署他们的装置30分钟到30小时，发现风扇和真空方法都收集了大量的动物DNA。

“这太有趣了，”博曼说。“感觉就像我们可以随意玩耍并发挥创造力。”

为了测试这项技术，两个团队都使用了一个动物园作为其动物名册。野外空气中可能含有来自不可预测地方的DNA，但在动物园，研究人员可以将捕获的空气传播DNA与展品中列出的动物进行交叉比较。这使科学家能够确认DNA的来源，并查看它在围栏之间传播了多远。

Bohmann及其同事在哥本哈根动物园鉴定了49种不同的脊椎动物。他们检测到生活在抽样围栏中的动物，例如马厩中的霍加狓(Okapiajohnstoni)和雨林小屋中的杜默地蟒(Acrantophisdumerili)。但研究人员还从周围的展品中发现了哺乳动物和鸟类，以及用作食物的鱼类。“这非常令人惊讶，”博曼说。

在哈默顿动物园，克莱尔的团队确定了25种不同的物种，其中不仅包括目标动物园居民，还包括意想不到的物种。在野狗围栏中，该团队检测到生活在245米外的猫鼬(Suricatasuricatta)的DNA。

动物园局外人也出现在每个团队的结果中。Clare的团队检测到了在英格兰濒临灭绝的欧洲刺猬(Erinaceuseuropaeus)，而Bohmann的团队则检测到了老鼠和家养的狗。他们也捕捉到了人类DNA的味道。

Bohmann说，从空气中吸取DNA可能是一种非侵入性的方法，可以通过获取它们的基因足迹来识别濒危物种的位置。她说，这种方法是相机陷阱的升级版，只有当小动物经过时才会起作用。

两个团队都不知道对方在研究同一个概念。他们在预印本服务器上看到彼此研究的早期版本后取得了联系。克莱尔将其描述为他们一生中“最重大的科学巧合”。这些团队选择一起发表他们的研究，以证实彼此的结果并进一步采用他们的新想法。

这种概念验证技术将如何在该领域转化尚不清楚。野外空气中的eDNA更分散，检测可能会受到天气和风等环境因素的影响。但正如水生eDNA在过去十年中取得的进步一样，空气传播的eDNA也会如此，Clare说。“我真的很期待看到其他人出去使用这项技术。”