在一片樹林或田野中清點植物或尋找入侵物種無異于大海撈針：科學家需要在荊棘叢生的灌木叢中艱難跋涉。《科學》網站近日報道，最新的研究表明，簡單地捕獲和分析釋放到空氣中的植物DNA就能解決之前的這一難題。

“分析空氣中的DNA可能會改變我們監(jiān)測和研究生物多樣性的能力，”哥本哈根大學分子生態(tài)學家Kristine Bohmann在接受《科學》采訪時說。這一新方法還可以幫助科學家追蹤氣候變化如何改變植物群落的構成，并提供入侵物種的早期預警。

對生物脫落、排泄、咳出或以其他方式釋放到環(huán)境中的DNA ，即eDNA（環(huán)境DNA）進行研究，其實不是新方法，此前已應用于水體和土壤之中。eDNA應用于水環(huán)境，可以用來識別魚類和其他海洋、淡水生物。eDNA應用于土壤中，可以揭示人類和動物的存在，無論是現在的還是古代的。如今，科學家將eDNA分析應用到了空氣傳播之中，英國約克大學的分子生態(tài)學家伊麗莎白·克萊爾說，她用空氣中的eDNA追蹤了動物物種。

關于空氣中傳播的eDNA，科學家首先想到的就是風媒花粉。不少植物的花粉是通過風傳播的，分析其DNA就能鑒別出物種。但是風媒花粉調查有其局限性：只能檢測通過風傳播的花粉，而其他類型的花粉傳播則有賴于昆蟲或其他動物。美國得克薩斯理工的研究生馬克·約翰遜想知道，研究以花粉形式或葉子或花朵的微小碎片形式釋放到空氣中的eDNA是否更有效。

他和同事們開發(fā)了更好的方法來獲取集塵器中的植物eDNA，即使該物種不開花、不授粉，同樣可以獲取相應的遺傳物質?，F在約翰遜還開發(fā)了eDNA盤點整個植物群落的工具。具體來說，他們在得克薩斯理工九個地方安裝了集塵器，每隔幾周收集一次灰塵，提取其中的DNA，并對一個因植物物種而異的基因進行測序，作為識別它們的“DNA 條形碼”。在春季和秋季，他的團隊還穿上了靴子，沿著27條100米的橫斷面對植物進行了調查，比較了傳統(tǒng)調查和空氣傳播eDNA調查結果的差異。

研究小組報告說，傳統(tǒng)調查發(fā)現了80個植物物種，而空氣eDNA分析發(fā)現了91個。兩次調查都發(fā)現了相同的13種草種，但空氣eDNA發(fā)現了另外的13種。在非木本開花植物中，兩種方法共發(fā)現60種，而且兩種方法都檢測到20種左右另一方法沒法發(fā)現的物種。 eDNA更擅長尋找容易被忽視的小花物種，例如弱葉豚草。傳統(tǒng)調查方法更擅長發(fā)現過于稀有而無法釋放大量eDNA 的植物，尤其是當它們有艷麗的花朵例如巧克力雛菊。

空氣e DNA還發(fā)現了“天堂之樹”，一種此前未被調查發(fā)現的入侵植物。溫哥華不列顛哥倫比亞大學的植物進化生物學家Loren Rieseberg說，這一結果令人鼓舞，因為空氣eDNA能在入侵物種變得普遍且難以擺脫之前就檢測到它們。