深度解析：你以为首都空气里只有氧气？DNA检测告诉你，这里藏着猫、狗、老鼠、大麻、罂粟，甚至致幻蘑菇！
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没想到吧？首都的空气里不仅有氧气，还飘着猫、狗、老鼠、大麻、罂粟，甚至是致幻蘑菇的DNA！最新研究发现，城市空气中漂浮的DNA信息量巨大，不仅能识别大型动植物，还能揪出微小的昆虫、真菌、细菌，甚至是病毒。
这项研究由佛罗里达大学惠特尼海洋生物科学实验室的David Duffy博士主导。他们在都柏林市中心的圣三一学院采集空气样本——在远离城市喧嚣的两层楼高的地方，一台小型机器像吸尘器一样，通过管道吸入城市空气。一周后，机器关闭，研究人员从管道末端取出一个仅3英寸长的过滤器。接着，这台机器又在威克洛山脉的乡村地带和博因河谷河口爱尔兰野生动物康复中心继续运行。
来自RTÉ Radio 1 2023年《Today with Claire Byrne》节目：最新研究揭示首都空气质量堪忧
过滤器被带回圣三一学院动物学系和都柏林大学系统生物学爱尔兰研究所。原本洁白的过滤器现在变得灰蒙蒙、脏兮兮，但肉眼看去，似乎没捕捉到什么有用的东西。然而，在肉眼看不到的地方，它们却藏着每个区域数千种物种的遗传密码。
这种密码就是环境DNA（eDNA）——由当地生物自然脱落入环境的DNA。动物爪子蹭地留下的碎屑、风吹树叶扬起的微粒、或者一声咳嗽、一个喷嚏，都会释放出微小的DNA片段，足以锁定来源。
传统方法只能检测预先选定物种的极短eDNA片段。但一项名为“乌枪法宏基因组测序”的技术，让科学家能快速测序一个区域内多种物种的完整或部分基因组，而不再局限于单一目标物种。
这项发表在《自然生态与演化》期刊上的研究，甚至能追溯到佛罗里达森林空气中被吸来的短尾猫（猞猁）和有毒蜘蛛的祖先。只需一个空气过滤器，短短几天，科学家就能识别濒危物种并判断其来源，无需亲眼看到、捕捉或惊扰研究对象。此前，人们认为eDNA只包含低质量、破碎的短片段。而从空气中捕获完整DNA，让研究动物、植物、真菌、细菌和病毒变得更加深入、快速和廉价，适用于所有环境。
不出所料，研究团队发现，城市中心的人类遗传祖先比偏远乡村地区更多样。大量大黄蜂DNA表明，圣三一学院校区的传粉者计划成效显著。城市空气中还有大量牛和猪的DNA——难道是来自汉堡和火腿三明治？但最让人意外的是，他们竟然发现了大麻、罂粟甚至致幻蘑菇的DNA。
一个地区的动物、植物、真菌、生物多样性、病原体（人类、动物和农作物）、疾病媒介、过敏原、抗菌药物耐药性基因和遗传多样性，都可以轻松监测和比较。研究人员从空气中识别出不同的人类病原体，包括病毒和细菌，而城市地区的病原体数量远高于乡村。这种监控手段能帮助科学家快速追踪新兴疾病。
来自RTÉ Brainstorm：新应用如何为你规划都柏林的绿色出行路线
这项技术对保护、健康和农业等多个研究领域意义重大：观测难以追踪的物种；追踪生物多样性随时间的变化；早期识别害虫和疾病传播；筛查抗菌药物和农药耐药性。从空气eDNA乌枪法宏基因组测序中，可以同时快速监控病原体（如新冠、马铃薯晚疫病、小龙虾瘟疫、野生动物病毒）、入侵物种（如日本虎杖）、濒危物种、害虫、疾病媒介（如蚊子）、过敏原，以及植物和真菌类麻醉品。
不过，这项技术也存在隐忧，尤其是在人员密集区域采样时。人类和动物一样，也会向空气中脱落DNA。这项研究突出了伦理问题，比如个人隐私、eDNA技术在执法中的潜在应用，以及监控国家可能带来的令人不安的用途。科学界和立法机构必须认真考虑这些伦理问题，并制定相关指南，确保安全、恰当地使用从eDNA获取的信息。
当童年科幻幻想中的技术变为现实，我们距离开发出《星际迷航》中三度仪那样的生命探测装置，似乎从未如此之近。
Jenny Whilde博士是佛罗里达大学惠特尼海洋生物科学实验室的环境资助协调员。
