eDNA是environmentDNA的缩写,即环境DNA,它是一种通过分析“蛛丝马迹”而“一叶知秋”的技术。
其定义是:从环境样品(如空气、土壤、水体、沉积物、古代沉积物或冻土岩心等)中提取DNA,不对任何目标生物进行分离而发现的所有不同生物的DNA。其原理是:DNA存在于生物的每一个细胞中,而某一种生物的细胞数以万亿计,很容易散落入环境,比如植物花粉、动物掉落的皮肤细胞、鳞片、排泄物、尸体碎屑等,这些散落的细胞都带有DNA信息,只要收集很少的散落细胞样本,就能通过eDNA比对分析生物物种。其优势是:与耗时费力的传统生物调查监测手段相比,eDNA技术具有安全、高效、高灵敏度、低成本、对生物体无损伤等优势。
在我们周边熟知的环境里,eDNA已经有较明显的优势,在难以到达的区域,优势更明显,比如山顶、海洋。
在珠穆朗玛峰海拔4500米到5500米处,科学家通过采集水体的eDNA样本,发现了187种分类目生物,还发现了西藏雪鸡、家犬、家鸡等物种的eDNA。这能对喜马拉雅地区未来的生物监测提供支持,并评估气候变暖、冰川融化和人为因素对这一生态系统产生的影响。
在南海,自然资源部南海局的科研人员利用eDNA技术开展珊瑚礁生物多样性检测。在广东深圳大鹏湾,科学家通过收集“昙花一现”的“网红鲸”出没海域eDNA样本,证实了“网红鲸”为国家一级重点保护野生动物布氏鲸。在深海区域,eDNA技术可以检测出100多个物种,而传统的深潜捕捞手段,在同一海域只能检测到约20种不同的物种。
以上是eDNA发现生物种类的例子,其实eDNA不仅能进行这些定性检测,还能定量检测,即估算环境中有多少个生物个体。在南海,科研人员在敌害生物出没的珊瑚礁区域采集海水水样,尝试通过计算敌害生物eDNA的方法进行生态预警。
其实eDNA并不是新鲜事物,早在20世纪80年代,其概念就已被提出。为何这几年这么火?原因是近年来随着生物技术的发展,eDNA检测机构不断涌现,专业门槛和成本逐渐降低,也越来越多地被用于更多领域。更重要的是,随着生态文明建设的不断深入,对eDNA技术的需求不断增长,这加速了eDNA技术的发展。同时,eDNA技术也为我们开启了以一种不同的视角,即用微观视角看待宏观世界的新方法。这是今后发展的一个方向,也是落实习近平总书记在今年全国生态环境保护大会上强调的“要坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理,构建从山顶到海洋的保护治理大格局”的新技术。
相信在不久的将来,从山顶到海洋,再到我们的生活,eDNA会继续大显身手。
来源:自然资源部南海局
责任编辑:宋晰