在一片樹林或田野中清點(diǎn)植物或?qū)ふ胰肭治锓N無異于大海撈針：科學(xué)家需要在荊棘叢生的灌木叢中艱難跋涉。《科學(xué)》網(wǎng)站近日報道，最新的研究表明，簡單地捕獲和分析釋放到空氣中的植物DNA就能解決之前的這一難題。

“分析空氣中的DNA可能會改變我們監(jiān)測和研究生物多樣性的能力，”哥本哈根大學(xué)分子生態(tài)學(xué)家Kristine Bohmann在接受《科學(xué)》采訪時說。這一新方法還可以幫助科學(xué)家追蹤氣候變化如何改變植物群落的構(gòu)成，并提供入侵物種的早期預(yù)警。

對生物脫落、排泄、咳出或以其他方式釋放到環(huán)境中的DNA ，即eDNA（環(huán)境DNA）進(jìn)行研究，其實(shí)不是新方法，此前已應(yīng)用于水體和土壤之中。eDNA應(yīng)用于水環(huán)境，可以用來識別魚類和其他海洋、淡水生物。eDNA應(yīng)用于土壤中，可以揭示人類和動物的存在，無論是現(xiàn)在的還是古代的。如今，科學(xué)家將eDNA分析應(yīng)用到了空氣傳播之中，英國約克大學(xué)的分子生態(tài)學(xué)家伊麗莎白·克萊爾說，她用空氣中的eDNA追蹤了動物物種。

關(guān)于空氣中傳播的eDNA，科學(xué)家首先想到的就是風(fēng)媒花粉。不少植物的花粉是通過風(fēng)傳播的，分析其DNA就能鑒別出物種。但是風(fēng)媒花粉調(diào)查有其局限性：只能檢測通過風(fēng)傳播的花粉，而其他類型的花粉傳播則有賴于昆蟲或其他動物。美國得克薩斯理工的研究生馬克·約翰遜想知道，研究以花粉形式或葉子或花朵的微小碎片形式釋放到空氣中的eDNA是否更有效。

他和同事們開發(fā)了更好的方法來獲取集塵器中的植物eDNA，即使該物種不開花、不授粉，同樣可以獲取相應(yīng)的遺傳物質(zhì)?，F(xiàn)在約翰遜還開發(fā)了eDNA盤點(diǎn)整個植物群落的工具。具體來說，他們在得克薩斯理工九個地方安裝了集塵器，每隔幾周收集一次灰塵，提取其中的DNA，并對一個因植物物種而異的基因進(jìn)行測序，作為識別它們的“DNA 條形碼”。在春季和秋季，他的團(tuán)隊(duì)還穿上了靴子，沿著27條100米的橫斷面對植物進(jìn)行了調(diào)查，比較了傳統(tǒng)調(diào)查和空氣傳播eDNA調(diào)查結(jié)果的差異。

研究小組報告說，傳統(tǒng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)了80個植物物種，而空氣eDNA分析發(fā)現(xiàn)了91個。兩次調(diào)查都發(fā)現(xiàn)了相同的13種草種，但空氣eDNA發(fā)現(xiàn)了另外的13種。在非木本開花植物中，兩種方法共發(fā)現(xiàn)60種，而且兩種方法都檢測到20種左右另一方法沒法發(fā)現(xiàn)的物種。 eDNA更擅長尋找容易被忽視的小花物種，例如弱葉豚草。傳統(tǒng)調(diào)查方法更擅長發(fā)現(xiàn)過于稀有而無法釋放大量eDNA 的植物，尤其是當(dāng)它們有艷麗的花朵例如巧克力雛菊。

空氣e DNA還發(fā)現(xiàn)了“天堂之樹”，一種此前未被調(diào)查發(fā)現(xiàn)的入侵植物。溫哥華不列顛哥倫比亞大學(xué)的植物進(jìn)化生物學(xué)家Loren Rieseberg說，這一結(jié)果令人鼓舞，因?yàn)榭諝鈋DNA能在入侵物種變得普遍且難以擺脫之前就檢測到它們。