• 苏黎世联邦理工学院的科学家们启动了一项全球项目，从全球500个湖泊收集生物多样性数据。
• 作为LeDNA的一部分，来自世界各地的公民科学家收集了环境数据从湖泊中提取的政府DNA样本，以纪念联合国国际大屠杀世界生物多样性日。
• 通过这些样本，项目背后的团队旨在了解更多的问题关于湖泊如何潜在地充当“传感器”，探测周围集水区的生命丰富程度。

湖泊告诉我们它周围陆地上的生命是什么?

当环境DNA科学家Kristy Deiner和她的团队开始思考这个问题时，答案似乎很明显:可能很多。河流流经景观，最终流入湖泊或海洋。一路上，它们收集并携带着生活在流域的生物多样性的DNA或环境DNA (eDNA)的痕迹。

苏黎世联邦理工学院环境系统科学系助理教授Deiner在一次视频采访中告诉Mongabay说:“很明显，湖泊是eDNA的热点，我们可以去获取这些大规模的信息，更多地了解地球上的生物多样性。”她说，最大的问题是，“我们在景观上预期的DNA真的进入湖中了吗?”

为了验证这一假设，Deiner和她的团队决定从世界各地的湖泊收集样本，跨越不同类型的生态系统。“我们意识到我们需要依靠世界各地的其他人，”她说。“所以我们想出了让人们在一天内完成这项工作的想法。”

他们发起了LeDNA项目，该项目与民间科学家合作，从全球80个国家的500个湖泊中收集环境DNA样本。这些样本是在5月22日采集的，以纪念联合国宣布的国际生物多样性日。“人们关心正在发生的事情，”Deiner说。“所以让我们利用这一点。这没有理由不能成为我们保护环境的任何解决方案的一部分。”

环境DNA越来越多地被用于获取特定地区生物多样性的快照。它的核心思想是，根据一个物种可能通过组织或毛发、排泄物和唾液等液体留下的遗传物质，来识别该物种的存在。近年来，科学家们收集并分析了从海洋、河流、空气、森林甚至世界上最高的山峰收集的eDNA样本。科学家们认为它的非侵入性和调查大面积的能力是一个很大的优势。它的日益普及也促使人们想出了创造性的方法来收集样本，包括收集水样的无人机和收集土壤和树叶的机器人。

作为LeDNA项目的一部分，Kristy Deiner从瑞士的Lauerz湖收集了eDNA样本。图片由Iris Struijk提供。

作为该项目的一部分，Deiner和她的团队向世界各地发送了515个采样包。他们要求参与者在8月之前将样本送回瑞士，在那里进行分析过程。

Kristy Deiner与Mongabay的Abhishyant Kidangoor讨论了LeDNA启动的过程，以及利用公民进行生物多样性监测的力量。为了篇幅和清晰度，这篇采访经过了编辑。

蒙加贝:你是怎么进入环境领域的nmental DNA ?什么是它吸引你了吗?

克里斯蒂·戴纳:我在高山湖泊系统工作，通常是在非常偏远的地方。为了研究这些地方，我总是要带很多东西。当我在那里的时候，我开始想，“必须有另一种方法来测量这个地方的东西。”正是在这些时刻，我开始思考DNA，以及它是否会是一种更简单的取样方法。而且，当我们为了研究而杀死东西时，我绝对是一个总是感到内疚的人。当涉及到我们星球上较小的物种时，我们真正研究它们的唯一方法就是杀死它们，然后在显微镜下观察它们，这一直困扰着我。所以使用DNA有明显的好处。然后科技的出现让我们真正进步了。

蒙加贝:你是如何看待这些年来这个领域的变化的?

Kristy Deiner:一开始的问题是，“我们能做到吗?”现在更多的是关于“我们如何做到这一点，我们如何在生命之树的不同分支中做到这一点，它是否在任何地方都起作用，以及它起作用的背景是什么?”我们已经远远超出了“这个可行吗?”有成百上千的论文表明我们可以，这些论文的地理分布和它们的成功表明它现在已经达到了全球范围。

我们现在想要弄清楚如何使它更准确。我们如何用它来做决策?我们如何使它健壮?我们如何使它标准化?我们如何将其从科学家们工作的前沿领域转移到实践中呢?人们认为这是有用的。他们知道这并不完美，但已经开始考虑我们何时何地可以开始应用它，并将其用于有关生物多样性的决策。

它发展得很快，因为我们有法医科学，我们有古代DNA研究。这些领域与eDNA并没有太大的不同。在其他领域已经有了很多经验，环境DNA领域可以从中学习并以更快的速度实施。站在已经存在的巨人的肩膀上真的很有好处。

美国华盛顿的一个高山湖泊。图片来自Flickr (CC by - nc - nd 2.0)。

Mongabay:谈到你正在领导的项目，你想要填补LeDNA的哪些空白?

克里斯蒂·戴纳:我们很难对地球进行采样。这很难。当你想在地球的规模上对所有生命进行采样时，这是非常困难的。从生物多样性的科学探索开始，我们就一直在做这件事，我们甚至还没有触及表面。我们还没有描述我们所知道的所有物种，我们甚至没有去过地球上的大多数地方进行记录。

然后，到2018-2019年左右，人们开始知道DNA可以被运送到离实际动物生活的地方很远的地方，我们实际上从许多地方获得了信息。我们知道，分子在环境中的行为给我们提供了一种强大的方法，可以用很少的努力来取样大面积。这是起点。

Mongabay:为什么在这个项目中关注湖泊和水体?

Kristy Deiner:我们开始思考在地球上哪里可以取样。那应该是所有DNA迁移的地方。如果你想象河流流经大地，它们会流向哪里?他们去湖边，或者去海边。所有的DNA都被收集起来，这些地方就像风景中的小传感器，收集所有生活在它的汇水区的生物的DNA。当我想到这个想法时，很明显，湖泊就像eDNA热点。它们在地球表面，我们可以去获取所有这些大规模的信息，更多地了解地球上的生物多样性。最大的问题是，“我们在景观上预期的DNA真的会进入湖中吗?”然后我就想，“我该做什么样的实验来验证这一点呢?”很明显，我们必须走向全球，从世界各地的湖泊中采集样本，这些湖泊有着不同的环境、不同的化学成分和不同的生物多样性。

我们不可能自己飞遍世界，尽管我很想这么做。我们意识到我们需要依靠世界各地的其他人。所以我们想到了让人们在一天内完成这项工作。人们收到了这些小工具包，他们在世界各地采集样本。

有了这些样本，研究小组的目标是了解更多 关于湖泊如何潜在地帮助科学家了解更多信息 它们周围集水区的丰富生命。图片来源:苏黎世联邦理工学院/Kristy Deiner

Mongabay:在全球范围内进行协调需要什么?

克里斯蒂·戴纳:从2023年3月开始，我们就一直在为这一天做计划。第一步是我们必须选择一个有趣的湖泊子集，我们可以在那里测试一些假设。我们主要测试的是湖泊的表面积相对于集水区的面积。生态学的一个规律是，面积越大，物种就越多。基本上，如果它是一个非常大的集水区，但一个湖的表面积很小，你会期望在那个湖中找到非常高的DNA多样性，因为它只是总结了一个巨大的空间。所以我们不得不研究世界各地的湖泊。

我们需要来自世界各地不同地方的多个样本，这些地方的表面积小，集水区大。自然界中没有任何东西是等同的，你也不可能找到一个重复的实验。所以我们必须去看看那里的生物多样性是什么，然后试着找到这些单位，让我们有足够的复制，有相似的参数，以得到一个有力的结论。我们花了很长时间。有一个全球数据库，我们在这个全球数据库中进行了搜索，找到了可以取样的潜在湖泊。

蒙加贝:接下来发生了什么?

克里斯蒂·戴纳:我们发布了一张湖泊地图，人们可以报名参加。我们说，“嘿，有人想尝尝这些吗?”然后我们给了他们大约三个月的注册期。从爷爷带孙子出去，到其他核心的eDNA科学家。我们有广泛的社会。我们有学生。我们让人们参加科学会议，让它成为他们活动的一部分。我们还需要调查所有这些法律合规问题。一旦我们知道我们可以和谁合作，我们就开始制定一个研究协议，基本上就是，“这是我们都同意的，这是你要做的，这是我要做的。”

然后我们必须训练每个人如何取样。我们准备了培训材料、视频和网络研讨会。然后将这些工具包运往80个国家。可悲的是，当时的社会政治状况意味着我们不能把船开到俄罗斯、伊朗或朝鲜，这很可悲，因为它们是美丽的地方，我们不能把它们包括在内。我们花了一些时间来了解这种情况并进行导航。然后，把它发出去，这意味着要处理海关，这在每个国家都是不同的。

遗传资源在许多国家都有潜在的监管，我们必须驾驭这一点，并确保我们在这个项目中遵守这一点。只有当样本被送回时才会触发。有一些当地的合作者必须获得许可，做一些事情才能把它运回。

然而，它的奇妙之处在于，样本的处理和DNA信息的生成将会非常快。这就是效率所在。它将在12月完成。我们仍然需要很长时间才能与世界上所有参与这个项目的合作者一起解读并发表一篇科学论文。我们还在数据发布之前与每个合作伙伴共享数据。直到一篇论文发表所有的数据才会举行。每个人都会从他们的样本中收到数据，然后他们可以选择做什么。一个国家的所有合作者可能都想为他们的国家做一些具体的事情。在全球范围内，我们就共同应对的问题达成了一致。但区域和个体样本也有巨大的价值。当地合作伙伴可以将其用于他们正在进行或感兴趣的任何类型的工作。他们已经可以使用它并开始做事了。

肯尼亚湖中的小火烈鸟。图片由Ray在马尼拉通过Flickr (CC by 2.0)提供。

Mongabay:你希望在演讲结束前得到什么问题的回答?

Kristy Deiner:主要是这个面积集水区比。我们想测试一下我们是否看到了基于我们对生态学的理解所预测的这种模式。如果我们能证实这一点，就表明湖泊正在积累DNA。如果我们展示了这一点，如果我们想在全球范围内实施，它就会成为我们可以思考的问题。我们能否想象一个全球性的采样网络，允许我们每年出去收集，然后我们有一种方法来衡量生物多样性的状态?这是一个伟大的梦想。我们可以尝试把它作为一个全球监测系统。这就是我的动力。

其他有趣的问题更多的是关于推动前沿。我们对两件事感兴趣。第一，正如我们所展示的，eDNA几乎在任何地方都起作用，我们可以在环境中找到物种的DNA。但我们有一些全球性的模式，我们从来没有能够用eDNA测试。物种丰富度存在纬度梯度。当我们从热带移到两极时，物种的多样性越来越少。我们想要证明我们确实看到了这种模式，因为我们将有来自世界各地和不同纬度的样本。我们也可以用eDNA恢复这种模式吗?

当我们谈论生物多样性时，我们知道它不仅仅是物种。它还涉及所有物种的相互作用、群落、生态系统的功能和结构。当你在一片景观中发现物种聚集在一起意味着什么?我们知道它们不是一起生活在湖里，但我们知道它们在这个分水岭。这种共现现象是我们可以从eDNA中检测到的，我们可以试着了解这种共现现象是否包含了生态系统如何运作的信息。

这些是我们将用数据集测试的主要内容。当然，还有十亿个本地问题，这就是我们希望我们的本地合作者能从数据中找到价值的地方。我们是否发现了入侵物种?我们是否在湖泊或地区发现了我们从未发现的新物种?这将是令人兴奋的，因为这将是一个全球样本，用同样的方法收集。这将是一个非常一致的数据集。当我们谈到实施和标准，并考虑需要做些什么的时候，这是对我们能否每年都这样做的真正考验。它还将帮助我们理解，如果我们再来一次，我们需要改变什么。

秘鲁亚马逊地区的黑水牛轭湖。瑞德·巴特勒/蒙加贝

Mongabay:既然你已经做到了这一点，你对那些将来可能想做类似事情的人有什么建议?你最大的学习经历是什么?

克里斯蒂·戴纳:有些事情是困难的。当你必须理解监管时，你必须理解文化差异。有很多事情我们认为我们理解了，但结果却被以不同的方式解释了。我们有语言障碍。这很复杂，但并非不可行的。

我认为还有一点很重要，从科学的角度来看，我们总是担心准确性和尽其所能做到最好。但我认为，当你试图做一件其他方式都不可行的事情时，你必须接受可能发生的更多变化。放松我们的假设和要求是件好事。也许不是每个人都会抽样30升[8加仑]，这发生了。但是，你知道，重要的是要设计成这样，即使我们有10升或20升(2.6或5.3加仑)，它仍然坚固。对“这是1%的变化吗?”还是说这就像白天和黑夜一样，是不能去的?”

我认为，在设计众包时，我们必须从理解如何设计出能够适应变化的东西开始，并确保所获得的东西仍然具有价值。如果你的设计是这样的，即使达到了最低要求，你仍然有办法继续前进。

Mongabay:看到来自世界各地的参与程度如此之高，感觉如何?

Kristy Deiner:看到人们的兴趣是非常积极的。你可能会假设有200人会注册。一开始就有成千上万的人感兴趣。但到了执行阶段，情况就变了。但看到外面有一股能量，人们想要做点什么，真是太美好了。人们关心发生了什么。我们来利用它。没有理由说这不能成为我们保护环境的任何解决方案的一部分。

横幅图片:湖中一只欧亚水獭(Lutra Lutra)。图片由雪豹Cloudtail通过Flickr提供(CC by - nc - nd 2.0)。

Abhishyant Kidangoor是Mongabay的特约撰稿人。找到他

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