当地时间1月6日，发表在《Current Biology》上的两项新研究表明，从空气中收集的环境DNA(eDNA)可用于检测广泛的动物物种，另外还为监测生物多样性提供了一种全新的、非侵入性的方法。
这些发现由两个独立的研究小组完成，一个小组位于丹麦，另一个小组位于英国和加拿大。两个研究小组都着手测试机载eDNA是否可以用来检测陆地动物物种。对此，研究小组从两个欧洲动物园即英国的哈默顿动物园公园和丹麦的哥本哈根动物园收集空气样本。
其中，英国的研究由来自加拿大约克大学的助理教授Elizabeth Clare领导，而丹麦的研究则由哥本哈根大学全球研究所的副教授Kristine Bohmann领导。
虽然两个团队使用的是不同的eDNA过滤方法，但他们都成功地检测到了这两个动物园范围内外的众多动物物种。
Bohmann的团队使用三种不同的空气取样设备收集空气样本：商业用水的真空设备以及两种附有过滤器的鼓风机。据悉，后这两种设备中最小的那个只有高尔夫球那么大。他们在三个地方收集了空气样本：霍加狓马厩、雨林之家(Rainforest House)及户外围栏之间的室外。
克莱尔的团队则使用了连接在真空泵上的敏感过滤器，其从动物园周围的不同地点收集了70多个空气样本，其中包括动物睡眠区内部和动物园外部的一般环境。
这两项研究的结果都超过了他们的预期。
“当我们分析所收集的样本时，我们能够识别来自25种不同动物的DNA，如老虎、狐猴和野狗，其中17种是已知的动物园物种。我们甚至能从离我们测试的地方几百米远的动物身上采集eDNA，而浓度没有明显下降，甚至从密封的建筑物外采集，”Clare说道，“动物们在里面，但它们的DNA却逃了出来。”
Bohmann则表示：“当我们看到这些结果时，我们感到非常惊讶。在仅仅40个样本中，我们检测到49个物种，包括哺乳动物、鸟类、两栖动物、爬行动物和鱼类。在雨林之家，我们甚至检测到了池塘里的石斑鱼、双趾树懒和蟒蛇。当只在一个室外场所进行空气采样时，我们检测到许多在动物园的那个部分可以进入室外围栏的动物，如食肉鹦鹉、鸵鸟和犀牛。”
许多被检测到的物种被饲养在动物园里，但值得注意的是，两个团队都检测到了来自动物园周边地区的物种。在英国濒临灭绝的欧亚刺猬就有在英国哈默顿动物园外被检测到，而水田鼠和红松鼠在哥本哈根动物园周围被检测到。这两个小组还发现了动物园动物的食物存在，如鸡、牛、马和鱼。检测到的物种范围非常广，这表明空气中的eDNA有可能可以被用于检测和监测野外的陆生动物物种。而这将最终为全球保护工作带来支持。
Clare表示：“这种方法的非侵入性使得它对于观察脆弱或濒危物种及那些在难以触及的环境中的物种特别有价值。 如果我们能从空气中提取它们的DNA痕迹，那么它们不必显露出来，我们就能知道它们在这个地区。空气采样可以彻底改变陆地生物监测并提供新的机会来跟踪动物群落的组成以及检测非本地物种的入侵。”
生物体在跟周围环境相互作用时会将DNA脱落到周围环境中，近年来，eDNA已经成为在广泛的生境中进行物种检测的重要工具。比如水样的eDNA分析被常规地用于绘制水生环境中的物种图。然而，虽然空气围绕着陆地上的一切，但直到现在，科学家才探索出空气中的eDNA可用于动物监测。
在展示一种新的eDNA样本类型时，主要的事情之一就是确保结果的可靠性，因为eDNA分析非常敏感且容易受到污染。
“空气是一种具有挑战性的底物，因为空气包围着一切，这意味着污染风险非常高。我们想确保我们检测到的物种来自动物园，而不是例如来自实验室。为了确保我们没有任何污染物DNA漂浮在实验室的空气中，我们对实验室内的空气进行了采样并对其进行了测序，”丹麦研究团队的成员Christina Lynggaard博士指出。
对于这些早期研究，能够复制工作是关键。在研究完成之前，这些团队对彼此的工作一无所知，但对实验的平行性质感到兴奋。Clare和Bohmann都认同，由两个研究小组独立证明空气中的eDNA可以用来监测一系列动物物种，而这大大增强了他们工作的力度并清楚地显示了该技术的发展潜力。
Bohmann补充道：“我们不认为从空气中吸出动物DNA会成功。这是一项高风险、高回报的科学，它有可能推动脊椎动物生物监测的界限。”
在自然环境中使用机载eDNA采样将需要进一步研究以释放其全部潜力，但两个研究团队都相信它可以改变研究人员研究和监测动物生物多样性的方式。