【嶺創新知】環境DNA揭示生物留下「隱形名片」

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）