當科學家不用潛水,卻能知道海洋裏住着誰,你是否好奇他們怎麼做到的?甚至連疑似絕跡的動物是否仍在某個角落悄然生存,也能從一杯海水中找到線索。這就是環境DNA(eDNA)的魔力。生態學家如同偵探,透過水樣分析,便能揭示「誰曾來過」,徹底革新我們觀察與守護生物多樣性的方式。
想像每隻動物活動時,都會悄然留下生命足跡:脫落的皮膚、黏液,或排洩物。這些痕跡藏着獨一無二的DNA。飄散在水、土、空氣中的DNA,就是eDNA,宛如生物散落的隱形名片。科學家只需收集環境樣本,就能提取這些名片,分析出「誰」曾造訪,實現非侵入式探測。
傳統生物調查往往需要大規模作業,如出海捕撈清點及長期觀測。這些方法不僅耗時費力,還可能破壞生態,更易遺漏稀有或隱蔽物種。
一杯海水看世界
相較之下,eDNA技術猶如一種先進的「生物偵測系統」,且具備三大優勢:非侵入性,不會傷害生物且環境友善;高效便捷,僅一瓶水樣即可探測數十種生物;靈敏度高,能有效識別稀有或瀕危物種。eDNA的出現,正重新定義我們探索與守護自然的方式。
進行eDNA研究就像完成一個嚴謹的科學實驗,步驟環環相扣:
1.採樣:從目標環境收集樣本。
2.過濾保存:用濾膜濃縮水中DNA,低溫保存防分解。
3.DNA提取:純化並分離濾膜上的DNA。
4.解碼分析:利用分子生物學的技術來解讀這些遺傳密碼。如尋找特定物種會使用qPCR(即DNA增量技術,可有效及精準地探測物種)等技術,像用一把鎖匙去開一把特定的鎖。若想了解整體生物群落,則採用「物種條碼大分析 (Metabarcoding)」技術,像超市結賬時用的掃描器,一掃全識別所有「隱形名片」,零干擾揭開生物秘辛。
eDNA技術主要應用於三大領域:生物多樣性監測,通過物種檢測追蹤生態變化;生物安全管理,監控入侵物種,強化邊境檢疫;生態保育,為保護區、保育物種與界定棲息地提供科學依據。該技術已在全球生態研究中發揮關鍵作用,以下為幾項具體案例。
案例一:香港水域的生物多樣性調查
科學家在香港南部水域以拖網與eDNA同步調查,拖網捕獲236種生物,eDNA則偵測出311種,甚至發現難以捕捉的江豚,展現其在辨識稀有物種上的優勢 (Ip et al. 2024)。
案例二:尋找黃唇魚
黃唇魚是中國特有的極危物種,被譽為「水中大熊貓」。科學家正透過eDNA技術,在香港與珠江口展開搜尋,並成功發現了其蹤跡。這項技術為保育工作帶來了新的希望(改善海洋生態基金MEEF2024012)。
儘管eDNA技術充滿潛力,仍面臨挑戰。其準確性依賴完整的DNA數據庫,若物種未被記錄便無法識別。環境因素如紫外線與水流可能導致DNA降解,殘留的舊DNA可能干擾判斷。未來,eDNA將結合自動化採樣與人工智能,實現更即時、全面的生態監測,成為守護地球生態的關鍵工具。
eDNA如同生態望遠鏡,讓我們以更細緻、高效的方式解開生物多樣性的隱藏密碼。它並非取代傳統方法,而是成為互補利器,在生態保育道路上扮演不可或缺的角色。
●葉志豪 嶺南大學科學教研部助理教授(校長卓越青年學者)

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