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每种植物和动物都有独特的遗传组成，这使得湖泊就像一碗DNA汤 - 每一勺都含有湖泊居民的综合DNA。科学家们最近才开始使用这种环境DNA或eDNA来识别两栖动物和鱼类等生物的存在。我所有的研究人员和他的同事分析了eDNA，成功地检测了十几个威斯康星州湖泊中高侵入性生锈小龙虾的存在。使用eDNA监测难以检测的物种可以为新近入侵的物种提供早期预警。
“Boulder Junction地区的湖泊有来自威斯康星大学和圣母大学的长期监测，所以我们有一个现有的湖泊梯度，这些入侵的小龙虾从未被观察到湖泊，我们知道生锈的小龙虾是丰富的，“我的水生态学家埃里克拉森说。“使用eDNA工具，我们成功地检测了这个物种非常罕见的湖泊中生锈的小龙虾。这表明该工具可用于监测其他地区新入侵的早期预警，这将使我们在制定控制或根除措施时他们是最可行的。“
Larson说他对使用eDNA这个特定物种持怀疑态度。该工具成功地发现了鱼类和两栖动物，它们非常活动，更具粘液性，并且可能不断地将DNA排放到环境中。“凭借我作为野外生物学家的背景，我想到了 - 小龙虾。带有外骨骼。在岩石下。在湖底。我认为我们没有找到任何使用这种环境DNA方法。显然，我是转换。“
在该研究中，使用小型白色机器分析样品，该白色机器很容易被误认为是面包机。在内部，带有激光的计算机在化学溶液中反复加热和冷却DNA样本。在每个循环期间，DNA的双链被分离，然后再次建立。复制是指数级的，因此可以在很短的时间内创建数百万份副本。事先，染料附着在DNA上，使研究人员更容易识别每个生物体的DNA并量化它。
拉尔森的同事，伊利诺伊州自然历史调查协作生态遗传学实验室协调员马克戴维斯解释说，每个生物都不断脱落细胞，所有这些细胞都含有DNA。但是，如果从蝾螈采集血样，eDNA就不像你得到的那样。这将是“干净的DNA”。你已经知道它来自蝾螈。
“来自湖泊的eDNA是'脏'的DNA，”戴维斯说。“它被降解，分解，因此你有非常小的碎片和很少的副本。通过化学和技术，我们放大它。使用生物信息学，计算机趟过信息，给我们一个完整的复杂的样本 - 无论它是无脊椎动物，鱼类，爬行动物，两栖动物，鸟类 - 任何可能与水或土壤接触的东西。使用eDNA，它是令人兴奋的，因为你不知道你会发现什么。“
戴维斯表示仍有待解决的eDNA问题。“现在我们可以判断一个生物体是否存在。但是知道确切的个体数量是很困难的。例如，我们通常不知道生物体脱落DNA的速度或者它们是否在不同时间流失更多。它降低了吗?“
Larson说，使用这种过敏工具的一个潜在缺点是，它可能会增加发现假阳性的可能性，或者当有机体被认为存在时就会增加。如果现场或实验室设备受到污染，或者DNA通过捕食者或水流长距离运输，就会发生这种情况。在Larson的研究中，在两个湖泊中检测到小龙虾eDNA，其中入侵者以前没有通过更传统的方法观察到。Larson说，只有少量的DNA可以通过喂养不同湖泊中的小龙虾的粪便运输，这是与eDNA相关的潜在错误的一个例子。
“可能是这些是eDNA在其他方法之前检测到的新的或初期的入侵。但也可能是我们有误报。因此，这些是我们想要监测和跟进的湖泊，”他说。
在全球范围内，大约有600种小龙虾，其中只有大约六种在美国成为有问题的入侵者。这些非本地小龙虾捕食鱼卵并摧毁水生植物，并通过竞争食物和改变其栖息地对鱼类产生负面影响。
“入侵会产生经济影响，”拉尔森说。“在威斯康星州消灭生锈的小龙虾需要花费数年的时间，并且成本非常高。” 在这种情况下，成功可能是由于干旱导致湖水位大幅下降并滞留其栖息地。
“小龙虾可以在陆地上行走，所以如果你将它们放在水产养殖池塘中，没有什么可以防止它们越过一座小山然后出现在国家公园里，”拉尔森说。“它们在小学和中学科学课堂中也很普遍，作为行为研究的活体动物。教师可能不希望在学年结束时对小龙虾实施安乐死。通常认为到处都只有一种小龙虾，它们有一种学期结束时发布聚会并将水族馆的内容转移到当地的池塘或溪流中，或将小龙虾送回家，并随后将学生放回家。“
拉尔森说，首先防止入侵是理想的。“但是，eDNA工具为我们提供了一种敏感且可能负担得起的方法，用于监测难以检测物种的管理应用。这可能意味着这些物种入侵的早期预警，同时你仍然有时间控制或控制它们之前它们太丰富了是可行的。“
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