城市闹区的街道,除了喧嚣的车声人声,还可能飘散香水、美食等气味。读者应该没想过,空气也藏着病原或大麻,甚至动物DNA。美国科学家最新研究揭示,空气的“环境DNA”(environmental DNA)的确存在。这种看不见、摸不着却真实存在的资讯载体,可能改变环境监测、公共卫生乃至野生动物保育。
佛罗里达大学(University of Florida)证明,只需一片简单空气滤网,就能“捕捉”空气多样DNA信号,有助关注野生动物、病原体,甚至非法药物的线索。论文刊登于《自然生态与演化》(Nature Ecology & Evolution)期刊。
从海水到空气领导本研究的野生动物疾病基因学教授大卫·达菲(David Duffy)博士说:“空气的环境DNA资讯含量,远比想象丰富,我们才刚开始理解运用潜力。”
达菲博士团队早期主要采集海水、沙滩与土壤环境DNA来研究海龟基因。但技术进展后,焦点转向空气的环境DNA。只需一台持续运转的空气滤净器,几小时后,就能捕捉到数不清的生物痕迹。
环境DNA是能大幅降低野生动物干扰度的研究方法科学家在爱尔兰都柏林市区采集空气DNA,成功解析病毒与细菌等数百种人类病原体,显示有望用于疫情暴发初期的预警或公共卫生监测。另一项佛罗里达州森林实验,成功侦测到野生山猫(bobcat)和蜘蛛DNA,甚至能追溯来源地。
过去要生物物种鉴定与地理追溯,通常得捕捉动物及长时间田野调查,既费力又可能伤害动物。有了这项技术,只需过滤空气,动物经过时就等于“打卡”留下“痕迹”。这对保育至关重要,研究者不但能掌握濒危动物的动向,还能关注其栖地,有助重新创建群体或规划迁徙廊道。
分析效率提升数十倍更重要的是,这套分析流程不需要昂贵的实验室设施,借助“散弹枪式DNA定序”(shotgun sequencing)高通量技术,研究员以简便仪器与云计算平台,就能一天内完成整套物种分析,效率是过去数十倍。这套系统能同时读采样本所有DNA片段,并用算法比对识别。不仅能判读是什么物种,还能分析群体遗传变异,甚至突变位置。
换言之,这次研究重新定义“空气”的意义,它不只提供氧气、传播气味、传递声音及传播病毒,还是隐形的DNA数据库,记录过去与现在的生物足迹。从监测新兴传染病、关注濒危动物到侦测毒品活动等不同领域挑战,都有望通过空气的环境DNA一网打尽。正如达菲教授所说:“这听起来像科幻小说,却一步步实现。”
(首图来源:Unsplash)