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環境DNA

環境DNA（英語：Environmental DNA / eDNA）是指從土壤、海水、雪或空氣等各種環境樣本中採集的DNA ，而不是直接從個別生物體中採集的DNA[1]。當各種生物體與環境相互作用時，DNA會從各種來源，排出至環境中累積。 [2]

近年來，環境DNA應用在偵測原本無法發現的瀕危野生動物。 2020年，人類健康研究人員利用環境DNA技術追蹤COVID-19大流行。 [3]

環境DNA 的樣本來源包括但不限於糞便、粘液、配子、蛻皮、屍體和毛髮。[2][4] 通過高通量DNA 測序方法（稱為宏基因組學、元DNA條形碼和單一物種檢測），分析樣品，快速監測和測量生物多樣性。為了進一步辨識樣品中的生物體，使用元DNA條形碼分析樣，並透過DNA文庫（例如BLAST）確認存在哪些生物體。 [5]

環境DNA的元條形碼是種評估生物多樣性的新方法，其中通過水、沉積物或空氣從環境中提取樣本，從中提取 DNA，然後在聚合酶鏈式反應中使用通用或通用引物進行擴增，並使用下一代測序進行測序，以生成數千個樣本數以百萬計的閱讀量。根據這些數據，可以確定物種的存在，並評估總體生物多樣性。它是一種跨學科方法，將傳統的實地生態學與深入的分子方法和先進的計算工具結合在一起。

環境DNA 分析具有巨大的潛力，不僅可以監測常見物種，還可以從基因上檢測和識別可能影響保護工作的其他現存物種。 [6]這種方法允許在不需要收集活生物體的情況下進行生物監測，從而能夠研究侵入性、難以捉摸或瀕臨滅絕的生物體，而不會給生物體帶來人為壓力。獲取這些遺傳信息對於了解種群規模、物種分布以及尚未詳細記錄的物種的種群動態做出了重要貢獻。重要的是，與傳統採樣方法相比，環境DNA 通常更具成本效益。 [7] 環境DNA 樣本的完整性取決於其在環境中的保存。

環境DNA樣本均可從諸多環境提取，如土壤、永久凍土、淡水和海水等經過充分研究的宏觀環境，以及各環境下子環境。[8] 子環境的環境DNA採樣，如淡水採樣、海水採樣、陸地土壤採樣（苔原永久凍土）、水生土壤採樣（河流、湖泊、池塘和海洋沉積物） [9]，或其他無法以一般程序採樣的環境。 [8]

2022年12月7日，《紐約時報》稱，格陵蘭發現了200萬年前的環境DNA，是迄今為止發現的最古老的DNA。[10][11]

參見

參考文獻

  1. ^ Taberlet, Pierre; Coissac, Eric; Hajibabaei, Mehrdad; Rieseberg, Loren H. Environmental DNA. Molecular Ecology. 2012-04, 21 (8): 1789–1793. doi:10.1111/j.1365-294x.2012.05542.x. 
  2. ^ 2.0 2.1 Stewart, Kathryn A. Understanding the effects of biotic and abiotic factors on sources of aquatic environmental DNA. Biodiversity and Conservation. 2019-04-01, 28 (5): 983–1001. ISSN 1572-9710. S2CID 61811470. doi:10.1007/s10531-019-01709-8 （英語）. 
  3. ^ Environmental DNA – how a tool used to detect endangered wildlife ended up helping fight the COVID-19 pandemic. 21 April 2021 [2023-10-22]. （原始內容存檔於2024-01-15）. 
  4. ^ What is eDNA?. Freshwater Habitats Trust. [2023-10-22]. （原始內容存檔於2019-05-15）. 
  5. ^ Fahner, Nicole. Large-Scale Monitoring of Plants through Environmental DNA Metabarcoding of Soil: Recovery, Resolution, and Annotation of Four DNA Markers. PLOS ONE. 2016, 11 (6): 1–16. Bibcode:2016PLoSO..1157505F. ISSN 1932-6203. PMC 4911152  . PMID 27310720. doi:10.1371/journal.pone.0157505   –透過Directory of Open Access Journals. 
  6. ^ Bohmann, Kristine; Evans, Alice; Gilbert, M. Thomas P.; Carvalho, Gary R.; Creer, Simon; Knapp, Michael; Yu, Douglas W.; de Bruyn, Mark. Environmental DNA for wildlife biology and biodiversity monitoring. Trends in Ecology & Evolution. 2014-06-01, 29 (6): 358–367. ISSN 1872-8383. PMID 24821515. doi:10.1016/j.tree.2014.04.003. 
  7. ^ Qu, Chanjuan; Stewart, Kathryn A. Evaluating monitoring options for conservation: comparing traditional and environmental DNA tools for a critically endangered mammal. The Science of Nature. 2019-02-18, 106 (3): 9. Bibcode:2019SciNa.106....9Q. ISSN 1432-1904. PMID 30778682. S2CID 66881381. doi:10.1007/s00114-019-1605-1 （英語）. 
  8. ^ 8.0 8.1 Thomsen, Philip Francis; Willerslev, Eske. Environmental DNA – An emerging tool in conservation for monitoring past and present biodiversity. Biological Conservation. Special Issue: Environmental DNA: A powerful new tool for biological conservation. 2015-03-01, 183: 4–18. doi:10.1016/j.biocon.2014.11.019  . 
  9. ^ Tsuji, Satsuki. Effects of water pH and proteinase K treatment on the yield of environmental DNA from water samples. Limnology. 2016, 18: 1–7. ISSN 1439-8621. S2CID 44793881. doi:10.1007/s10201-016-0483-x. 
  10. ^ Zimmer, Carl. Oldest Known DNA Offers Glimpse of a Once-Lush Arctic - In Greenland's permafrost, scientists discovered two-million-year-old genetic material from scores of plant and animal species, including mastodons, geese, lemmings and ants.. The New York Times. 7 December 2022 [7 December 2022]. （原始內容存檔於2022-12-07）. 
  11. ^ Kjær, Kurt H.; et al. A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA. Nature. 7 December 2022, 612 (7939): 283–291. Bibcode:2022Natur.612..283K. PMC 9729109  . PMID 36477129. S2CID 254367944. doi:10.1038/s41586-022-05453-y. 
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