一项新研究发现，空气质量监测系统可能已经在捕获并储存环境DNA（eDNA）；目前已有数千套此类系统，分布在100多个国家。
eDNA是从生物体脱落并可在环境中发现的遗传物质。
通过分析eDNA，科学家可以识别某一区域内存在的生物类型。
过去20年来，研究人员已找到利用这些数据追踪世界各地多种生物多样性的方法。
但目前还没有用于以这种方式监测生物多样性的全球基础设施网络。
这项新研究发表于《当代生物学》，研究发现，空气质量监测系统可能已经在捕获并储存环境DNA（eDNA）；目前已有数千套此类系统，分布在100多个国家。
研究称，亟须在全球范围内进一步分析这种可能性，并更好地保存现有数据。
一位未参与该研究的专家告诉Carbon Brief，研究结果“极其重要，也恰逢其时”。
但另一位专家警告称，这项研究可能会让人们对eDNA分析的可能性产生“过高期待”。
生物多样性取证
目前，生物多样性正以人类历史上最快的速度下降。
根据世界自然基金会（WWF）2022年的一份报告，1970年至2016年间，全球野生动物种群数量平均减少了69%。气候变化是生物多样性丧失的主要驱动因素之一。
2022年12月，近200个国家在蒙特利尔签署了一系列目标和具体指标，承诺到2030年“遏止并扭转”生物多样性丧失。但要实现这些目标，就需要建立监测系统，以了解种群数量如何变化。
科学家可用的一种工具是环境DNA。
佛罗里达大学野生动物疾病基因组学助理教授戴维·达菲博士说，环境DNA可以被视为“野生动物的法证”。他告诉Carbon Brief：佛罗里达大学：
几乎所有物种都会不断向环境中释放微量DNA。
[eDNA]指从生物体脱落到环境中的DNA的采集与分析。研究已表明，我们可以从空气、土壤[以及]水样等材料中提取它。
这种DNA会以多种形式脱落，包括皮肤细胞、毛发、粪便和鳞片。达菲说，除其他观察用途外，它还是测量物种分布范围变化的一种有用工具。
这项技术最初用于分析土壤和水体中发现的过去和当前的生物多样性。近几十年来，这项技术不断进步；过去几年，科学家发现，也可以从空气中采集eDNA。
一些率先从空气中采集eDNA的研究人员，包括来自伊丽莎白·克莱尔教授（约克大学），随后研究了采集此类数据的不同方法。
这项新研究评估了能否将空气中的eDNA作为许多国家现有常规空气质量监测工作的副产品加以捕获，以及能否在数天或数周后从这些样本中提取遗传物质。
一些监测器采用的过滤方法，与研究人员采集eDNA时所用的方法类似，均用于评估空气污染水平。
研究人员检查了英国两个空气质量监测站的17份滤膜样本：一个位于伦敦郊区，另一个位于爱丁堡郊外。这些监测站用滤膜收集颗粒物，随后分析滤膜，以确定空气中的污染水平——这是检测空气质量的一种常见技术。
这些样本的采集时长各不相同。伦敦的数据来自分别采集一小时、一天和一周的滤膜。爱丁堡的样本采集时间更长，并在分析前存放了八个月。
研究人员检查样本后，在两个地点发现了180种植物、真菌、昆虫、哺乳动物、鸟类、鱼类、两栖动物和其他生物的痕迹。研究结果与此前关于这些区域生物类型的数据相符。
“生态学意义”
作者写道，这项研究的发现“将改变我们在陆地上监测生物多样性的方式”。
世界空气质量指数项目维护着一个数据库，其中收录了132个国家、2000座主要城市的15,000个空气质量监测站。不过，研究指出，该数据库不包含判断这些监测站中哪些与eDNA采集方法兼容所需的信息。
这张地图展示了欧洲、加拿大和美国专门采样颗粒物的空气质量监测站的位置。
克莱尔说，空气污染监测器有望同时收集“各种不同类型生命”的数据。她告诉Carbon Brief：
在我们的研究中，从真菌和植物，到昆虫、鸟类和哺乳动物，甚至还有一只蝾螈，它们的DNA都出现在这些滤膜上。
生物多样性研究通常针对不同分类群进行非常具体的调查，规模也相对较小。问题在于，无论是对生物多样性丧失建模，还是应对有关保护生物多样性的国际协定，我们都需要规模非常非常大的测量数据。
世界上没有真正为大规模测量生物多样性而设计的基础设施。
研究作者认为，空气污染监测器已经在收集生物多样性数据，只是这些样本的“生态学意义”一直“未被察觉”。
过度吹捧
马蒂亚斯·奥布斯特博士是哥德堡大学副教授，也是瑞典eDNA实验室的成员。他认为研究结果前景可期，但表示这项研究基于少量样本，却提出了“相当重大的主张”。他告诉Carbon Brief：
我喜欢这项研究，做得很棒。但我不太确定自己是否喜欢它的呈现方式。我觉得它被吹捧得太过了。
我不相信这项研究会带来一个全球性的——按他们的说法——生物多样性监测计划。这个结论太夸张了。
他说，这项研究可能会让人们对该方法的潜力产生“炒作和过高期待”，而这些期待可能难以兑现。
克莱尔说，她和其他研究人员“希望激发人们的热情，让大家认识到这是一个全新的资源——我们不知道这些滤膜里有什么”。
她告诉Carbon Brief，研究团队讨论过是现在发布数据有限的研究，还是等分析更多样本后再发布。但她说，他们觉得有必要“尽快提醒人们”这种潜在数据的存在，并补充道：
在大多数国家，他们确实每天测量完就把这些[滤膜]扔掉。
我们现在开展这项研究的原因之一，就是要给人们一个令人信服的理由，让他们别再这么做。目前除了我们，没人了解这些滤膜潜在的生态价值。据我们所知，有些国家会存档，但大多数不会。
我们把这项小规模试点研究发表出来，是想说……在了解[滤膜]的全部生态价值之前，先别把它们扔掉，因为你扔掉的东西可能具有你尚未发现的价值。
克莱尔补充说，只需采取一些简单措施，就能更好地保存这些样本中的eDNA，例如干燥保存而非湿润保存，或者放入冰箱，而不是置于室温下。
地点，地点
梅兰妮·科尔布博士是墨西哥国立自治大学的研究人员。她说，这项研究进一步证明了eDNA“用途广泛”。她告诉Carbon Brief：
从这个意义上说，论文提出的方法效率极高，因为无需投入额外资源进行采样和监测，就能获取一种全新且不同类型的信息。
但科尔布以及其他就这项研究接受Carbon Brief采访的专家也对现有空气污染监测器的位置提出了担忧。
科尔布说，人口稠密地区的监测器用于监测当地居民的空气质量，而这些地方“未必是最需要监测生物多样性的区域”。
因此，尽管这些发现可能在某些方面推进生物多样性监测方法，科尔布认为，它们可能“无助于减少全球南方现存的偏差，反而会加深这些偏差”。她补充说：
在某些情境下，这是一项重大进展，但对于大多数生物多样性所在、生物多样性丧失也十分猖獗的地区、区域或国家而言，并非如此。
奥布斯特指出了类似的担忧：在较少有人居住的地区设置监测器以研究生物多样性，费用由谁承担？
克莱尔指出，城市和农村地区都已经设有空气质量监测器。她说，其中许多位于国家公园以及“人们认为具有很高生物学价值的地方”。她补充说：
据我们从公开数据中所知，这些监测器并非都集中在城市周边。实际上，它们的分布很有意思，可能具有相当大的生态价值。
我们获取其中一些监测器上的材料可能比较容易，也可能比较困难，但它们采集的颗粒物尺寸范围都非常明确。只要采集的是这一尺寸范围的颗粒物，它们几乎肯定会捕获[eDNA]。问题只在于如何实际获取滤膜上的材料。
她补充说，研究团队在发表研究前，曾与全球南方生物多样性丰富国家的专家讨论这些发现的可能意义。
未来的可能性
达菲说，这项“富有创意”的研究“为通过空气采集eDNA开辟了各种可能性”。他告诉Carbon Brief：
要了解有哪些生物以及它们随时间如何变化，你不需要为每一类动物或植物都配备一位专家……通过评估这些物种的DNA，只需一次检测，就能识别出有哪些生物。
达菲参与了最近一项研究，探讨在采集环境DNA的同时收集人类遗传信息的益处和伦理问题。他说：
这当然与这项研究有关，因为这些监测器很可能会顺带采集到人类DNA。
黛博拉·道森博士是谢菲尔德大学遗传学研究设施的负责人。她说，这些发现“令人振奋”，并展示了一种“潜力巨大的”eDNA采集方法。她告诉Carbon Brief：
确认并证明空气污染监测器可用于研究生物多样性，是一项极其重要且恰逢其时的发现。
道森强调，应以这些发现为基础，“制定标准规程，定期、系统地记录并比较地球不同区域的生物多样性，并监测气候变化预计会在英国和世界各地带来的变化”。
研究及接受Carbon Brief采访的专家指出，eDNA在被空气污染监测器收集之前究竟能在空气中传播多远，仍有待确定。传播距离取决于颗粒物和滤膜的尺寸。
研究还指出，需要进一步研究eDNA在滤膜上随时间降解的情况，包括滤膜被收集并妥善保存之前的变化。
克莱尔补充说，这种监测eDNA的方法有望让我们对生物多样性的测量“达到一个全新的规模”。
这可以包括追踪因气候变化而迁徙的种群、新物种的到来，以及发现一次测量可能漏掉的稀有物种。她告诉Carbon Brief：
这是一个潜力惊人的资源，有助于我们了解物种是否存在，也了解种群如何迁移。
