新的数字游戏：追踪水怪，保护物种

戴寒

“解开”怪物之谜

尼斯湖水怪存在吗？对全世界的人来说一直是个谜。几十年来，人们一直说他们在湖里看到了巨大的生物。然而，尽管科学家们已经尽了最大努力(包括使用潜艇和声纳等。)，这个神秘的怪物一直没有被发现。

2018年，一群“超级博物学”科学家声称“几乎”解决了这个谜团，顿时引起了人们的关注。

他们在苏格兰尼斯湖上呆了几个星期，收集湖水并将水带回实验室进行测试。他们想在这些样本中找到所有生活在湖中的野生动物留下的痕迹，即所谓的“环境DNA”，又称“埃德娜”。

传统的追踪物种的方法有:“捕捉并标记”(标记捕捉到的物种并放生观察)和“陷阱相机”(藏起相机偷偷拍照)。这些方法通常既耗时又昂贵，更重要的是，它们可能不会产生准确的结果。有时候要看运气——你要抓的物种并不总是及时出现，即使出现，也不总是只出现在相机镜头里。

EDNA提供了一种新方法。当动物经过特定的环境——无论是在水中、普通的土地上还是雪地上，都会留下一些痕迹，比如皮肤细胞、粘液、尿液或粪便。

因为可以从最小的有机组织样本中提取DNA，这样的样本可以为科学家提供足够的信息，以确定有关有机体的细节。通过将从尼斯湖收集的“埃德娜”与已知物种进行比较，团队可以知道哪些物种真正存在于湖中，哪些不存在。

遗憾的是，他们没有发现任何怪物的踪迹，也没有发现任何鲶鱼、鲟鱼或鲨鱼的DNA(有人认为所谓的水怪很可能就是它们)。最终，该小组得出结论，这个怪物极有可能是一条“巨型鳗鱼”。为物种保护收集数据

EDNA的分析当然不仅用于寻找神秘的怪物，还用于动物保护。蝾螈是英国的重点保护动物。它们是两栖动物。在今天的英国和欧洲，池塘和繁殖地的数量也在急剧减少。多年来，它们一直是现代建筑业的受害者，所以只有把它们转移到另一个合适的栖息地，它们才能继续生存繁衍。因此，监测它们的存在成为一项艰巨的任务。

由于蝾螈是夜间活动的生物，传统的做法是研究人员必须在夜间苦苦等待——即使这样，也无法准确监测到它们。有了eDNA分析，研究人员只需要在白天取样，大大减少了所需的人力物力。

此外，eDNA分析正在彻底改变世界偏远地区的保护项目。例如，科学家正在通过收集雪地脚印上的皮毛样本来追踪北极熊。通过分析这些样本中的DNA，科学家可以找出一只熊的运动轨迹，并绘制出它的家谱。用这种方法采集样品比传统方法(安装追踪项圈)要容易得多，而且可以更准确地知道物种的数量。

类似地，在中美洲加勒比海地区，eDNA分析也被用来研究鲨鱼，并取得了非常不错的成果。例如，2017年的一项研究表明，在禁止商业捕鱼的海洋地区，如巴哈马群岛，鲨鱼数量众多;而在未得到充分保护的水域，如牙买加和伯利兹，鲨鱼数量很少。在另一项在新喀里多尼亚的研究中，研究人员花费了两周时间来采集了水样本，然后进行DNA分析，获知了许多鲨鱼的种类，比采用传统方法——耗时两年的潜水拍摄——获知的种类更多。

同样，在中美洲和加勒比地区，eDNA分析已被用于研究鲨鱼，并取得了非常好的结果。例如，2017年的一项研究表明，在禁止商业捕捞的海域，如巴哈马群岛，存在大量鲨鱼；然而，在未受保护的水域，如牙买加和伯利兹，鲨鱼很少。在新喀里多尼亚的另一项研究中，研究人员花了两周时间收集水样，然后进行DNA分析，了解了许多鲨鱼种类，超过了传统方法——两年潜水摄影。

追踪外来物种

因为eDNA采样相对快速简单，所以可以更快速准确的绘制出整个生态系统。例如，研究人员用它来绘制马拉尼昂河流域的生态图，马拉尼昂河是秘鲁北部亚马逊河的主要支流。他们在流域精心挑选了40个不同的点采集样本，然后进行分析。在样本中，他们发现了600多种脊椎动物的踪迹，包括许多鱼类和各种陆地脊椎动物，如美洲豹、食蚁兽、蝙蝠和夜猴。

分析也有助于防范外来物种的入侵。以澳大利亚的罗非鱼为例。它于1978年首次被发现，当时它只出现在澳大利亚北部的一个小镇，但现在它分布在该国的许多沿海地区。现在罗非鱼在澳大利亚被视为有害鱼类，不允许人工养殖(非法养殖罚款高达20万澳元)，怕它们逃跑造成进一步泛滥。但即使是高额罚款，也很难阻止罗非鱼的疯狂生长。避免这种情况的关键是尽早抓住入侵者，在数量过多之前采取控制措施。

同样，在英国，斑马贻贝的入侵堵塞了一些污水处理厂的管道，中华绒螯蟹的入侵导致许多河堤坍塌。如果eDNA采样早点应用，这些入侵者可能在入侵前就被控制住了。重建古代动物的生活场景

追踪DNA也能揭示过去。2 016年，在一项分析古代DNA的研究中，科学家发现阿拉斯加圣保罗小岛上的猛犸象实际上生活在5600年前，比根据骨骼估计的时间晚了2000年。以前人们无法确定它们为什么会灭绝。因为它们没有被猎杀，而且在人们以为它们灭绝的那段时期气候稳定。现在发现，在新计算的时间里，猛犸象喝的水源变得很咸。从这个角度来看，它们的灭绝很可能是因为没有合适的水喝。

科学家说，从湖泊、洞穴和其他环境中的古代沉积物中收集和分析DNA，可以帮助我们重建过去几十年甚至几千年的整个生物群落。它可以准确地告诉我们该物种何时进入该地区或从那里消失，以及它如何与过去的气候变化相关联。知道了这一点，我们就可以预测生物界将如何应对当前的气候变化。建立物种数据库

EDNA分析也有一些局限性。比如样本的提取和分析只能在实验室进行，只能鉴定某一物种的存在，而无法知道其具体数量或该物种的年龄。

但是，它的优势更明显。无论什么物种，无论它处于生命的哪个阶段，无论它的数量有多少，都可以采集样本。随时随地都可以采集样本，很多人都能胜任这份工作。更重要的是，eDNA分析可以提供很多以前没有的关于生物多样性的数据。

科学家认为，就气候变化而言，我们可以通过“测量排放量和二氧化碳水平，然后制定目标，评估进展并不时报告”来推迟变化的发生。但是当谈到保护生物多样性时，我们从来没有能够做到这一点。不同的物种一直在地球上灭绝。如果能生成大量准确的数据，将有助于解决这个问题。事实上，科学家们都同意埃德娜的分析。虽然它不能完全取代传统的抽样方法，但如果将它们结合起来，显然会为我们提供大量的数据。通过这些数据，我们可以制定相应的策略来保护我们的物种免受当前环境的影响。