环境也有“DNA”？中国科学家引领“水”的监测革命！

环境DNA（eDNA）是生物与环境相互作用时留下的微量DNA，可以从各种环境样品中获取，最常见的来源是各种水体。eDNA监测技术对生物及其环境不造成损伤，并且具有相当的检测灵敏度和准确度，已经在水生态监测中得到广泛应用，特别是在检测濒危或入侵物种、调查水生生物多样性等方面发挥了巨大作用。除了鱼类，eDNA技术还被广泛应用于其它类群的研究，如寄生虫、两栖动物、珊瑚、贻贝、海洋哺乳动物、有害藻类等。此外，专门的数据库和大规模基因组测序项目为eDNA监测提供了支持。鉴于eDNA技术的广泛应用和不同水体的复杂性质，该技术在标准化和自动化方面的重要性逐渐凸显，受到了越来越多的研究人员的关注。

近日，SCIENCE CHINA Life Sciences发表中国科学院水生生物研究所何舜平研究员团队与北京大学姚蒙副研究员团队题为“Advances in environmental DNA monitoring: standardization, automation, and emerging technologies in aquatic ecosystems”的综述文章，系统性概括了水生态系统中环境DNA监测技术的进展，包括水生态eDNA监测的三类方式（图1），水生态eDNA监测应用的新设备（图2），以及新检测技术在eDNA研究中的应用等（图3）。

图1 水生态eDNA监测的三类方式

图2 水生态eDNA监测应用的新设备

图3 新检测技术在eDNA研究中的应用

文章归纳了三种主要的eDNA调查方式：带回水样、带回过滤器和带回数据，每种方式在劳动力、运输和数据获取方面都有其特定的优势和限制。此外，文章还讨论了eDNA采样设备的最新创新，包括自主无人机、深潜采样器和原位富集设备等，以及它们在监测不同生物类群中的应用。

值得注意的是，文章还探讨了基于CRISPR-Cas和纳米孔测序的物种特异性检测和eDNA宏条形码技术的最近进展，这些技术使得对生物多样性的快速检测成为可能。同时，环境RNA和表观遗传修饰的未来应用也被考虑在内，为提供细致的生态数据提供了新的可能性。

文章最后强调，标准化和自动化在提高数据一致性和可比性、加强长期生物监测方面发挥着至关重要的作用。这些技术的融合代表了生态监测的范式转变，符合当前对生物多样性保护和水生生态系统可持续管理的迫切需求。该工作从新设备和新技术的角度为环境DNA领域的发展提供了启示。

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Advances in environmental DNA monitoring: standardization, automation, and emerging technologies in aquatic ecosystems‍. SCIENCE CHINA Life Sciences (2024)