通过从树叶上擦拭DNA来检测雨林动物的多样性

在一项新的研究中，一个国际研究小组表明，在大流行期间我们都非常熟悉的棉签是绘制生物多样性地图的宝贵工具。该团队由位于格赖夫斯瓦尔德的亥姆霍兹单一健康研究所(HIOH)的科学家领导，该研究所是德国不伦瑞克亥姆霍兹感染研究中心(HZI)的所在地。

从本质上讲，研究人员证明，只需擦拭动物在叶子上留下的DNA，就可以检测到大量的鸟类和哺乳动物。该团队在拥有多种野生动物的生态系统中展示了这种方法的威力，而在热带雨林中，检测动物历来被证明极具挑战性。该研究发表在《当代生物学》上。

在全球生物多样性丧失速度加快的背景下，跟踪野生动物的变化有助于为适应性管理策略和保护生物多样性提供信息。与此同时，大多数新出现的传染病都起源于野生动物种群。因此，了解哪些动物物种在哪里是估计和潜在降低传染病在人群中出现的风险的重要第一步。

该研究由分子生态学家ChristinaLynggaard博士(丹麦哥本哈根大学亥姆霍兹单一健康研究所和全球研究所)和社区生态学家JanGogarten博士(亥姆霍兹单一健康研究所和应用动物学与自然保护系)领导。德国格赖夫斯瓦尔德大学)。其目标是使用简单的方法确定特定区域的物种组成。

Lynggaard所在的团队最近证明了可以从空气中采集动物DNA样本，这给了Gogarten一个想法。“如果我们周围的空气中存在动物DNA，它可能会沉淀并粘在树叶等粘性表面上。雨林及其植物通常被称为“地球之肺”。地球上的肺部是否是从空气中采集沉淀DNA的理想场所?”

研究小组出发在乌干达基巴莱国家公园测试这一想法，该公园以其丰富的动物多样性而闻名，几十年来一直吸引着生物学家。该团队带着24个棉签冒险进入茂密的热带森林，并执行一项不寻常的任务：用每个棉签擦拭树叶三分钟，主要是在规定的时间内清洁尽可能多的树叶。

“说实话，我们并没有期望取得好的结果，”Lynggaard说。“雨林炎热潮湿，这些条件会导致DNA快速降解。”

因此，当DNA测序仪返回结果时，研究人员大吃一惊。“我们在这24个棉签中发现了来自绝对惊人的动物多样性的DNA，其中包括50多种哺乳动物、鸟类和青蛙。而且所有这些都来自总共72分钟的擦拭叶子，”Gogarten说。

研究人员在每个棉芽中平均检测到近八种动物。这些物种涵盖了多种哺乳动物和鸟类，从非常大且濒临灭绝的非洲象到非常小的太阳鸟。

检测到的动物包括翼展长达一米的锤头果蝠、难以捉摸的霍斯特猴和濒临灭绝的灰红疣猴等猴子，以及森林巨松鼠等啮齿类动物。检测到了种类繁多的鸟类，包括大蓝鹦鹉和濒临灭绝的灰鹦鹉。

“检测到的动物的多样性和每个拭子的高动物检出率表明，可以轻松地从叶子中提取动物DNA，”Gogarten说。“高检测率和易于采样可以使拭子成为一种新工具，为野生动物管理策略提供信息。”

全世界的动物都面临着人类活动的严重威胁，热带地区的生物多样性丧失尤其严重。这种损失对这些生态系统提供的基本服务和功能(包括授粉和种子传播)产生了深远的影响。因此，监测动物种群对于了解生态系统变化的规模和指导制定有效的管理策略至关重要。此外，了解动物的位置对于评估野生动物可能与人类接触的地区疾病蔓延的风险非常重要。

“随着我们星球上的众多因素迅速变化，了解它们如何影响野生动物种群是一项复杂而关键的任务，我们预计用叶拭子检测到的DNA可以为我们提供宝贵的见解，”Gogarten说。“我们知道许多动物生活在这些茂密的雨林中，但我们很少看到它们，而且它们不断变化的分布确实很难绘制地图。这种非常简单的采样方法为我们提供了一种有效的工具，让看不见的东西变得可见。”

Lynggaard说：“叶子擦拭本身不需要花哨且昂​​贵的设备或长时间的培训来进行，因此它可以很容易地通过公民科学项目来进行。”“在大流行期间，测试需要每天从数百万个拭子中自动提取核酸，并且分析设备遍布地球的每个角落。如果这些仪器可以重新用于使用拭子监测动物，结果会怎样?规模巨大?”

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