新的数字游戏：追踪水怪，保护物种

“解开”水怪谜团

尼斯湖水怪存在吗？对全世界的人来说，它一直是个谜。几十年来，不断有人说自己看见了湖中的巨大生物。但是，尽管科学家使尽浑身解数（包括使用潜艇和声呐等），但始终没有发现这个神秘的怪物。

2018年，一个“超级自然历史”科学家小组声称“差不多”解决了这个谜团，一下子吸引了人们的注意力。

他们在苏格兰尼斯湖上花费了几周时间来收集湖水，并将这些水运回实验室进行检测。他们想在这些样本中找到湖中生活的所有野生生物留下的痕迹，即所谓的“环境DNA”，又称“eDNA”。

对物种进行追踪的传统方法有：“捕获并标记”（对捕捉的物种进行标记并放生观察）和“陷阱摄像机”（将摄像机隐藏起来秘密拍摄）。这些方法通常比较耗费时间，而且价格昂贵，更重要的是还不一定能产生准确的结果。有时候更得看运气——想捕捉的物种并不总是会及时出现，而且即使出现也不总是会刚好出现在摄像机镜头里。

eDNA提供了一种新的方法。动物在经过特定环境的时候——无论是在水里、普通土地还是雪地，都会留下一些痕迹，例如脱落的皮肤细胞、粘液、尿液或者粪便等。

由于可以从最细小的有机组织样本中提取DNA，因此，这样的样本可以为科学家提供足够的信息来确定有关该生物的详细情况。通过将从尼斯湖收集的“eDNA”与已知的物种进行比较，该小组人员就能够知道湖中真实存在哪些物种，哪些不存在。

很遗憾，他们并没有发现任何怪物的痕迹，也没有发现任何鲇鱼、鲟或鲨鱼（有人认为所谓的水怪很可能是它们）的DNA。最终，该小组的结论是，这个怪物最有可能是“巨型鳗鱼”。

为物种保护搜集数据

eDNA分析当然不只是用来寻找神秘怪物，它在动物保护方面也被派上了用场。蝾螈是英国重点保护动物，它们是水陆两栖生物。在今天的英国和欧洲，由于池塘和繁殖地的减少，它们的数量也在锐减。多年来，它们一直是现代建筑业的受害者，因此，只有将它们转移到另一个合适的栖息地，才有可能保证它们继续生息繁衍。因此，监视它们的存在已成为一项艰巨的任务。

由于蝾螈是夜行生物，传统的做法是，研究人员要在夜间苦苦守候——即使这样也无法准确地监测它们。采用了eDNA分析，研究人员只需在白天进行采样，需要的人力和占用的资源大大减少了。

此外，eDNA分析在彻底改变全球偏远地区的保护项目。例如，科学家正在通过从雪地足迹收集毛皮样本来追踪北极熊。通过分析这些样本中的DNA，科学家们能够找出一头熊的活动轨迹，并绘制其家谱。以这种方式收集样本比传统的方法（安装跟踪项圈）要容易得多，并且可以更准确地知道物种数量。

类似地，在中美洲加勒比海地区，eDNA分析也被用来研究鲨鱼，并取得了非常不错的成果。例如，2017年的一项研究表明，在禁止商业捕鱼的海洋地区，如巴哈马群岛，鲨鱼数量众多；而在未得到充分保护的水域，如牙买加和伯利兹，鲨鱼数量很少。在另一项在新喀里多尼亚的研究中，研究人员花费了两周时间来采集了水样本，然后进行DNA分析，获知了许多鲨鱼的种类，比采用传统方法——耗时两年的潜水拍摄——获知的种类更多。

追踪外来物种

由于eDNA采样相对快速、容易，因此可以更快更准确地绘制出整个生态系统。例如，研究人员就用它绘制出了秘鲁北部亚马孙河的一条主要支流——马拉尼翁河流域的生态。他们在该河流域精心挑选了40个不同的点来收集样本，然后进行分析。在样本中，他们发现了600多种脊椎动物的痕迹，其中包括很多鱼类，也有各种各样的陆地脊椎动物，例如美洲虎、食蚁兽、蝙蝠和夜猴等。

eDNA分析也可以帮助提防外来物种入侵。以澳州的罗非鱼为例，它最早被发现是在1978年，当时它只在澳大利亚北部的一个小镇出现，但现在在该国很多沿海地区都有分布。澳大利亚如今将罗非鱼视为有害鱼类，不允许人工养殖（违规饲养罚款高达20万澳元），怕的是它们逃脱造成进一步泛滥。但即使采用高额罚款措施，也很难遏止罗非鱼的疯狂增长。避免出现这种局面的关键在于，要尽早捕获入侵者，并在数量过高之前采取控制措施。

类似的例子还有，在英国，斑马贻贝的入侵阻塞了一些污水处理厂的管道，中华绒螯蟹的入侵使得不少河岸崩塌。如果eDNA采样被更早地应用，那么这些入侵者可能在它们入侵之前就已得到控制。

重建远古动物生活场景

对DNA进行追踪还可以了解过去。2016年，在一项分析古代DNA的研究中，科学家们发现，阿拉斯加圣保罗小岛上的猛犸象竟然活到了5600年前，比根据骨骼推算的时间晚了2000年。以前人们无法确定它们为何会灭绝？因为它们没有被猎杀，而且在人们认为它们灭绝的那段时间里，气候也很稳定。现在人们发现，在新推算出来的时间里，猛犸象饮用的水源变得很咸，由此看来，它们的灭绝很可能是因为没有合适的水喝。

科学家表示，从湖泊、洞穴和其它环境的古代沉积物中收集DNA并分析，可以帮助我们重建过去几十年甚至几千年的整个生物群落。它可以准确地告诉我们物种什么时候进入该区域，或什么时候从那里消失，以及与过去的气候变化有何关系。知道了这些，就可以预测生物群落对当前的气候变化会有什么反应。

建立物种数据库

eDNA分析也有一些局限性。例如，样本的提取和分析只能在实验室中进行，而且只能识别某种物种是否存在，但却无法知道其具体数量，也无法知道该物种的年龄。

但是，它的优势更加明显。无论什么物种，无论其在什么生命阶段、无论其数量多少，样本都可能被收集，无论在什么时间、什么地点都可以收集样本，而且很多人都可以胜任这项工作。更重要的是，eDNA分析可以提供大量以前没有的有关生物多样性的数据。

科学家们认为，就气候变化来说，我们可以通过“测量排放量和二氧化碳水平，进而设定目标、评估进展，并不时报告”这一方法，来延缓变化的发生。但是在保护生物多样性方面，我们从来做不到这样。地球上一直有不同的物种在灭绝，如果能够生成大量的、准确的数据将有助于解决这一问题。事实上，科学家们都非常认可eDNA分析。尽管它不能完全取代传统的采样方法，但如果将它们结合使用，很显然将为我们提供大量的数据。通过这些数据，我们就可以制定出相应的策略，来保护我们的物种免受当前环境的冲击。