深度解析：首都空气里不止有氧气，还有猫狗鼠、大麻、罂粟，甚至迷幻蘑菇的DNA！

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你知道吗？首都的空气里竟然飘着猫、狗、老鼠、大麻、罂粟，甚至迷幻蘑菇的DNA！这是新研究的结果：城市空气中漂浮的DNA信息量巨大，不仅能识别大型动植物，还能精准定位微小昆虫、真菌、细菌甚至病毒。

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——距离繁华街道两层楼高的位置，一台像吸尘器的小机器通过管道吸入城市空气。一周后，机器关闭，管道末端取下了一个仅3英寸长的过滤器。随后，同样的实验在威克洛山脉的乡村地区以及博因河河口的爱尔兰野生动物康复中心重复进行。

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来自RTÉ Radio 1《Today with Claire Byrne》2023年节目：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中心。原本纯白色的过滤器变得灰暗肮脏，但肉眼看来，似乎没捕捉到任何有用信息。然而，这些过滤器上承载着每个区域数千种物种的遗传密码——只是肉眼看不见罢了。

这就是环境DNA（eDNA），由该区域生物自然脱落到环境中的DNA。无论是爪子蹭地、风吹落叶，还是咳嗽打喷嚏，都会释放出微观碎片，其中包含足以识别来源的DNA片段。

传统方法只能分析预选物种的极短eDNA片段。但一种名为“鸟枪法宏基因组测序”的技术，让科学家能快速测序某个区域内一整群物种的基因组或部分基因组，而非只关注单一物种。

这项发表在《自然·生态与进化》上的研究，还通过佛罗里达森林空气中采集的DNA，确定了短尾猫（山猫）和毒蜘蛛的祖先。仅凭一个空气过滤器，几天之内，科学家就能识别濒危物种并追溯其来源，无需接触或惊扰研究对象。过去，eDNA被认为只是低质量的短片段。如今从空气中提取完整DNA，能更深入、更快速、更低成本地研究所有环境中的动物、植物、真菌、细菌和病毒。

不出所料，研究团队发现市中心人类的遗传祖先比偏远乡村更多样。大量大黄蜂DNA表明，圣三一学院的校园传粉者计划效果显著。城市空气中还充斥着大量牛和猪的DNA——莫非来自汉堡和火腿三明治？但让科学家意外的是，居然还检出了大麻、罂粟，甚至迷幻蘑菇的DNA。

通过这项技术，可以轻松监测并比较某一地区的动物、植物、真菌、生物多样性、病原体（人类、动物、作物）、病媒、过敏原、抗菌素耐药基因和遗传多样性。研究人员从空气中识别出多种人类病原体，包括病毒和细菌，且城市区域病原体数量远高于乡村。这类监测有助于科学家快速追踪新兴疾病。

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来自RTÉ Brainstorm：新应用或可显示都柏林绿色出行路线

这项技术对保护生物学、健康、农业等研究领域意义重大：监测难以观察的物种；追踪生物多样性随时间的变化；早期识别害虫和疾病传播；筛查抗菌素和农药耐药性。通过空气eDNA鸟枪法宏基因组测序，可以同时快速监测病原体（如新冠病毒、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、病媒物种（如蚊子）、过敏原以及植物和真菌类麻醉品。

但这项技术也引发担忧，尤其在人类活动频繁区域采样时。我们和其他动物一样，会向空气中释放自身DNA。研究强调伦理问题，如个人隐私、eDNA技术在执法中的潜在价值，以及监控国家可能带来的危险应用。科学界和立法界需严肃对待这些伦理问题，并制定关于安全和合理使用eDNA信息的指导方针。

当童年科幻小说中的技术成为现实，我们似乎比以往任何时候都更接近《星际迷航》中“三录仪”那样的生命体探测设备。

Jenny Whilde博士，佛罗里达大学惠特尼海洋生物科学实验室环境资助协调员。