这种微小的生物似乎已经灭绝了: DNA技术帮助证明了它不是

就在几年前，稀缺的黄色莎莉·斯通夫利似乎已经在当地灭绝了。

1995年，生态学家在威尔士-英格兰边界附近的迪河 (该物种唯一已知的避难所) 中收集了一个水生昆虫的标本。在接下来的二十年中，那里的每项调查都未能找到另一只石器，它只有大约半英寸长。

英国无脊椎动物保护基金会 (通常被称为Buglife) 的保护主任克雷格·麦克亚当 (Craig Macadam) 说: “为了重新发现这只野兽，已经做了很多工作。”“我们都开始放弃希望了。”

小而孤立的石匠种群居住在原始的布鲁克斯中，在那里它们容易受到污染和栖息地破碎的影响。科学家将石蝇描述为最受威胁的昆虫群体之一，近几十年来灭绝率很高。

淡水生物学家约翰·戴维·鲍克 (John Davy-Bowker) 说，即使在其家族的众多物种中，稀有的黄色莎莉·斯通夫利 (“稀有” 是其名称的一部分) 也因其稀有而闻名。自20世纪90年代以来，他一直在调查这种昆虫的种群。Macadam说，如果没有任何新的证据表明它在迪河中生存，那么稀有的黄色莎莉·斯通夫利将被宣布在当地灭绝。它已经从各种欧洲国家中消失了。

戴维-鲍克说: “当你真的看到你面前活着的动物，然后第二年它消失了，你会觉得你已经看到它从地球上消失了。”。“没人能找到它，就这样。它就这样消失了。”

但是戴维-鲍克不会辞职。在2017年3月，在迪河最冷，最深，石蝇若虫很大的季节，他穿上胸部涉水，进去了。

他的搜索结果，以及它们如何与一种称为环境DNA测序的强大技术相结合，为似乎永远消失的昆虫创造了新的希望。重新发现这种stonefly还表明，该技术可能有助于拯救一些世界上最濒危的生物。

遗传侦查

环境DNA (eDNA) 改变了环境保护主义者研究环境的方式，提高了他们对难以捉摸或难以用传统方法进行监测的物种进行监视的能力。

卡尔加里大学的生物学家肖恩·罗杰斯 (Sean Rogers) 说: “我们从 'CSI' 中知道，我们到处都留下DNA。” 他在11月发表了对eDNA技术的评论。“有了保护，它变成了 -- 而不是拿网试图捕捉鱼，或者希望在野生动物相机上捕捉东西 -- 让我们把法医更进一步。”

生态学家现在可以对空气，水，土壤甚至建筑环境进行采样，而不是挖掘，飞溅和刮擦来量化物种的生存，而无需对生物进行采样-任何生物都可以用分泌物，皮肤或其他DNA碎片来涂抹其遗传特征。

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从那里，研究人员分离出任何不同的DNA，并将其与已知的基因组序列进行比较。生物体的DNA可以持续数小时 (在某些淡水甲壳类动物的情况下) 到数千年 (如13,000岁的巨型地面树懒骨头碎片或50万年前的永久冻土捕获的马骨头)。

这种类型的遗传侦查帮助研究人员监测了濒临灭绝的物种，例如越南鳄鱼蜥蜴，澳大利亚海狮，瑞典池蛙和加拿大山猫。去年秋天，研究人员甚至分析了埃德娜 (eDNA)，以排除有关神话中的尼斯湖水怪的理论。(他们发现了很多鳗鱼的证据。)

由于eDNA技术比经典的测量方法更具破坏性和更有效，因此它们已成为检查难以捉摸的生命形式的流行: 紧急入侵，濒临灭绝的物种或其他稀缺和秘密的生物。

以里奥格兰德警笛 (Rio Grande siren) 为例，这是一种隐秘的夜间sal，它整天躲在泥泞中。德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校的生物学家克里斯塔·鲁珀特 (Krista Ruppert) 说，科学家徒劳地用培根，虾和鸡肝诱捕了警笛，然后等了几个月才抓到一个标本。

“我们对它们了解不多，因为它们传统上很难学习，” 鲁珀特说。现在，科学家只需要为警报器eDNA分析水样: “你不必看到它就能知道它在那里。”

同样的逻辑适用于微小的入侵物种，例如伊利湖的夜间血腥红虾。去年秋天，宾夕法尼亚州立大学的研究人员没有在晚上撒上薄薄的网状网，而是在显微镜下仔细检查内容，而是从水样中检测到了该物种。

事实证明，该技术对于应对灭绝悖论的保护主义者也很有用: 你如何证明一个物种真的永远消失了？

“当你发现一些东西时，它真的很清楚: 给你。但是，当某些东西消失时，它就会逐渐消失。”戴维-鲍克说。“真的很模糊。”

未知未知

像任何新兴技术一样，eDNA采样也有其局限性。

一项研究墨西哥湾深度的科学考察去年9月突出了使用eDNA方法的最大障碍之一: 不完整的遗传参考数据库。

利海伊大学 (Lehigh University) 的分子生态学家圣地亚哥·埃雷拉 (Santiago Herrera) 说: “我们最终得到了很多序列。” 他在9月花了一周时间收集深海埃德娜。“但如果我们不认识他们，那就是很多问号。”

2017年，欧洲研究人员分析了来自18个芬兰河流站点的样本，发现eDNA方法识别出的生物数量是传统调查的两倍以上。但是研究小组承认，不可靠的参考数据库 “必须在释放DNA元编码的全部潜力之前得到解决。”

长期存在的科学偏见意味着，无魅力的生物 (例如藤壶，蝎子和硅藻) 的基因组不太可能被测序和识别，即使它们容易灭绝。生物学家已经描述了一些130万的无脊椎动物，但这个数字只代表了包括蠕虫、海绵、昆虫和软体动物在内的一类生命的一小部分，约占所有动物的95%。

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“我们正在努力填充这些数据库，但我们失去物种的速度比我们有能力识别它们的速度快，” 蒙特利尔麦吉尔大学的生物学家梅拉尼娅·克里斯托斯库 (Melania Cristescu) 说。

科学家还竞相了解DNA如何在不同温度，微生物群落以及酸度和盐度水平下降解。

宾夕法尼亚州立大学的生物学家艾弗·奈特 (Ivor Knight) 说: “作为科学家，我们可以做什么和如何在现实世界中应用之间有很大的飞跃。”“对其潜力的理解和对其局限性的理解之间存在差距。”

在分析eDNA时，存在许多局限性。仅仅存在DNA废料并不能揭示它是在那里呆了一天还是一千年，属于部落还是inpidual，还是从死活的生物身上掉下来。

即使是训练有素的科学家也会意外污染样本或将嘈杂的数据误认为有意义 (反之亦然)。当罗杰斯的团队被校园附近一条溪流的令人惊讶的结果所迷惑时，他们意识到他们可能已经从附近的卡尔加里动物园检测到了DNA。

Clare I.M.说: “尽管测序技术已经存在了很长时间，但它并不完美。”亚当斯是新西兰奥塔哥大学的生物学家，他使用埃德娜 (eDNA) 调查那里的黑脚海蜗牛。“这需要大量的故障排除。并且需要花费大量的时间和精力进行故障排除。”

'永远不要说死'

尽管如此，世界各地的生态学家都对这项技术蜂拥而至，以至于2019年出版公司Wiley推出了一份专门针对环境DNA研究的同行评审期刊。

英国德比大学的生物学家昆汀·莫维索 (Quentin Mauvisseau) 说: “它的增长非常非常快。”“我们在这个领域的人数大量增加。”

2017年，经过多年使用埃德娜 (eDNA) 研究章鱼和小龙虾之后，莫维索 (Mauvisseau) 将注意力转向了稀缺的黄色莎莉 (sally stonefly)。当年早些时候，戴维·鲍克 (Davy-Bowker) 在迪河 (River Dee) 的浸水使他的搜索成为可能。当天的探险大约20分钟后，戴维·鲍克 (Davy-Bowker) 捕获了一个活生生的黄色莎莉·斯通夫利 (sally stonefly)，结束了当地22年的灭绝。

“我简直不敢相信。我绝对错开了，真的，”他说。“我不能告诉你再次找到它是多么令人兴奋。永远不要说死。”

他收集了更多的石蝇，并将若虫饲养给成年人，因此Mauvisseau可以分离其中一个标本的DNA序列并进行测序。

“我们没有任何匹配的东西，” 莫维索说。因此，他开发了一种eDNA测试，使测量师可以用分子玻璃返回迪河2018年。

根据去年秋天发表的调查结果，戴维·鲍克 (Davy-Bowker) 和他的同事在迪河上的12个地点使用传统和埃德娜 (eDNA) 采样，记录了六个地点，其中有稀有的黄色莎莉·斯通夫利 (sally stoneply) 的痕迹。戴维·鲍克 (Davy-Bowker) 将在3月返回调查，他的小组计划最终收集，整理并在将来将更多标本引入更多地点。

如果石匠种群最终再次显示出减少的迹象？

“如果它再次消失，我们有更好的机会检测到它，” 戴维-鲍克说。

Buglife保护慈善机构的Macadam表示，该物种的重新发现重新燃起了对其他濒临灭绝的无脊椎动物失踪的希望。

他说: “对我来说，它打开了一种可能性，即我们已经宣布灭绝的另一种物种仍在某个地方存在。”