风中奇缘-空气中的 DNA ，可提前警示入侵物种及气候变化

研究人员为了在树林或田野中收集物种资讯，常常需要在荆棘丛生的灌木丛和各种昆虫出没的草丛中艰难跋涉，上山下海采集样本。现在，这项艰苦的工作可以透过捕捉空气中的动植物分子而大幅的简化，新方法不仅能帮助追踪、观察植物群落是如何因应气候变化，也可以成为外来入侵物种的早期预警。

“空气中的 DNA 可能会改变我们监测和研究生物多样性的能力。”科学家表示，由于用于检测昆虫物种的空气传播 DNA 技术上有了突破性的进展，在协助监测生物多样方面具有巨大潜力。

迄今为止， eDNA 的采样主要集中在水生生态系统上？

动物毛发脱落、排便、咳出或以其他方式释放到环境中的遗传物，也可以称为环境 DNA (environment DNA, eDNA) ，在不同的环境中所收集到的eDNA各有不同的应用，例如在水中，一个充满 eDNA的环境，水域里的 eDNA 可用于识别鱼类和其他海洋生物，而无需捕捉它们；在土壤中， eDNA 可以揭示现在或是古代时期人类和动物的存在；而通过收集空气传播的 eDNA 可明确识别甲虫、蜜蜂、飞蛾、苍蝇、黄蜂和蚂蚁等的不同。

在空中的eDNA，通常透过调查植物释放的花粉，但是花粉有其侷限性，只能对透过风传播的物种进行研究，而无法对其他透过昆虫和动物传播花粉的职务进行综合比较，且过程需要具有相当经验的专家辅助。因此，美国德州理工大学的研究人员，针对花粉、叶子、花朵或微小碎片等不同形式释放到空气中的 eDNA ，比较空气中的 eDNA 与花粉传播两种传播形式，何者效率更高。他们在短草草原安装了九个过滤器，每隔几周收集一次空气中的微尘，提取 DNA，并对其进行基因定序，作为它们的“DNA 识别码 (DNA barcode)”。

同时进行实际的田野调查，并比较收集微尘与实际沾染到研究人员身上的两种调查结果。研究结果发现，实际沾染的传统调查发现了 80 个物种，空气 eDNA 研究发现了 91 个；两次调查都发现了相同的 13 个草种，但由 eDNA 方式发现了另外 13 种。收集 eDNA 的方式更有助于发现易被忽视的微小物种，例如弱叶豚草( weakleaf bur ragweed )。但人们更善于发现稀少且无法释放大量 eDNA 的植物，尤其是当它们有艳丽的花朵时，更吸引人们目光，如巧克力雏菊( chocolate daisy)。

由空气中的 eDNA 还发现了一种未被发现的入侵植物-天堂之树( tree of heaven )，植物进化生物学家 Loren Rieseberg 说，这项发现令人鼓舞，这项方法对于在入侵物种变得普遍且难以摆脱之前，可进行有效的检测。

空中 eDNA 采样能补充传统方法所提供的资讯，但需要提高灵敏度以实现更可靠的检测

借由空气中的 eDNA，可记录不同物种的是如何随时间变化的：例如，艾菊芥菜在早春的快速开花和生长，地面调查错过了这一事件。除了植物 DNA，过滤器还从真菌中提取 DNA，其他研究人员从空气中提取昆虫、蚯蚓和蛞蝓的 DNA。 “潜在的空气 DNA 非常多样化，代表了生物体的全部多样性。”研究人员表示，希望即使在风和其他条件影响下，还能够更完整地收集 DNA，提高其灵敏度并加以详细的分析。“面对生物多样性危机，我们迫切需要更多关于物种状况和分布的讯息”。透过开发 eDNA 采样，固然可以弥补传统方式不足之处，但仍需要提高采样的灵敏度，让检测结果更可靠。

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