eDNA技術(shù)監(jiān)測河流無脊椎動物的局限性：傳統(tǒng)方法依然不可替代

隨著全球水體污染、棲息地喪失和氣候變化等問題的加劇，監(jiān)測水生生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況變得越來越重要。河流中的大型無脊椎動物（如昆蟲幼蟲、軟體動物等）是水體生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵指示物種，它們的多樣性和豐度能夠反映出水質(zhì)的變化以及生態(tài)系統(tǒng)的健康狀態(tài)。因此，準(zhǔn)確、及時地監(jiān)測這些物種，對于水資源管理和保護(hù)具有重要意義。傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，即通過直接采樣并進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析，雖然可靠，但耗時費(fèi)力、技術(shù)要求高，且需要經(jīng)驗豐富的分類學(xué)專家進(jìn)行物種鑒定。此外，這種方法通常具有一定的局限性，無法檢測到那些體型較小或難以捕獲的物種。因此，尋找一種更為高效、全面的監(jiān)測手段成為科學(xué)家們迫切需要解決的問題。正是在這種背景下，eDNA技術(shù)逐漸進(jìn)入科學(xué)家的視野、并且走向廣泛應(yīng)用起來。

2024年6月7日，英國?？巳卮髮W(xué)的生物科學(xué)研究團(tuán)隊在《環(huán)境科學(xué)總覽》期刊上發(fā)表了一項研究，探討了環(huán)境DNA（eDNA）技術(shù)在河流大型無脊椎動物監(jiān)測中的有效性。這項研究分析了eDNA技術(shù)與傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)方法相比的優(yōu)劣，并指出了該技術(shù)目前的局限性。

eDNA技術(shù)近年來逐漸成為生態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域的熱點，它通過從環(huán)境中提取DNA片段來推測物種的存在，具備非侵入性和高效采樣的優(yōu)勢。相比之下，傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)方法，主要還是依賴于直接采集無脊椎動物樣本并進(jìn)行物種鑒定，雖然過程復(fù)雜，但結(jié)果準(zhǔn)確性較高。這項研究旨在評估eDNA在河流生態(tài)系統(tǒng)中對大型無脊椎動物的監(jiān)測效果，尤其是與傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)方法相比，eDNA能否提供足夠全面的信息。

研究結(jié)果顯示，盡管eDNA技術(shù)具備潛力，但在實際應(yīng)用中，其檢測到的無脊椎動物種類明顯少于傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)方法。特別是，eDNA的檢測在某些重要的動物門類中表現(xiàn)不佳。例如，線蟲門、扁形動物門、刺胞動物門和線形動物門的物種未能通過eDNA技術(shù)檢測到。此外，即便是節(jié)肢動物門中，也有超過100個物種未被eDNA識別，進(jìn)一步表明了這項技術(shù)在全面物種檢測方面的不足。

在該研究中，研究人員對多種基因標(biāo)記和PCR引物組合進(jìn)行了評估，發(fā)現(xiàn)COI基因標(biāo)記及其對應(yīng)的mlCOIintF/jgHCO2198引物組合是目前最有效的組合，能檢測到更多的無脊椎動物物種。但是，即便是使用了這一引物組合，仍有部分物種未被發(fā)現(xiàn)，表明eDNA技術(shù)在某些特定分類群的監(jiān)測中效果不佳。

該研究還指出了其他影響eDNA應(yīng)用的因素。例如，不同物種的DNA在環(huán)境中的穩(wěn)定性差異，部分物種在環(huán)境中釋放DNA的能力不同，以及上游DNA來源可能引發(fā)的“假陽性”結(jié)果。此外，許多無脊椎動物的基因序列數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中尚不完備，進(jìn)一步限制了eDNA技術(shù)的應(yīng)用廣度。

該研究團(tuán)隊認(rèn)為，盡管eDNA技術(shù)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，但目前還無法作為監(jiān)測河流無脊椎動物的獨(dú)立且可靠的方法。特別是在全面評估河流生態(tài)系統(tǒng)健康狀況時，eDNA技術(shù)的局限性可能導(dǎo)致關(guān)鍵物種的遺漏。為了彌補(bǔ)這一不足，未來的研究應(yīng)著重于完善基因序列數(shù)據(jù)庫，尤其是針對線蟲門、扁形動物門、刺胞動物門和線形動物門等尚未充分覆蓋的物種。此外，還需進(jìn)一步開發(fā)更有效的引物和基因標(biāo)記，以確保能檢測到更多重要的分類群。

研究作者團(tuán)隊指出，在當(dāng)前階段，eDNA技術(shù)仍需與傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)方法相結(jié)合，以確保監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性。隨著技術(shù)的進(jìn)步和相關(guān)數(shù)據(jù)庫的完善，eDNA技術(shù)在河流無脊椎動物監(jiān)測中的應(yīng)用前景依然廣闊，但尚需更多的改進(jìn)和驗證。

eDNA方法在河流、溪流和湖泊等靜止、或者換流動水體的生物多樣性研究中都有廣泛的應(yīng)用前景。?綠會融媒·“海洋與濕地”（OceanWetlands）eDNA在河流無脊椎動物監(jiān)測中的應(yīng)用與挑戰(zhàn)
研究概覽
全球淡水生物多樣性正受到污染、棲息地變化和入侵物種等多種壓力因素的影響，這些因素導(dǎo)致了一些物種的顯著下降（Living Planet Report, 2020）。監(jiān)測項目在理解自然種群波動及識別導(dǎo)致物種衰退的壓力因素方面發(fā)揮著重要作用。目前，用于監(jiān)測與水質(zhì)狀況相關(guān)的河流大型無脊椎動物的系統(tǒng)包括英國的河流飛蟲監(jiān)測計劃（Riverfly Monitoring Initiative）、英國環(huán)境署的英國淡水河流大型無脊椎動物監(jiān)測計劃（BIOSYS）、澳大利亞河流評估系統(tǒng)、歐洲的國家河流水框架指令監(jiān)測計劃（WFD Monitoring Program）。這些項目通常涉及通過踢網(wǎng)采樣從河床和水柱中收集樣本，并通過肉眼或雙筒顯微鏡對所采集的生物進(jìn)行識別。然而，這種方法既耗時又成本高昂，且需要專家知識進(jìn)行物種鑒定。

近年來，eDNA宏基因組技術(shù)逐漸應(yīng)用于河流生態(tài)系統(tǒng)的生物監(jiān)測，被認(rèn)為在時間和成本上可能更具優(yōu)勢。通過eDNA監(jiān)測淡水大型無脊椎動物，有望在地理空間上進(jìn)行更廣泛的監(jiān)測，從而顯著增強(qiáng)國家監(jiān)測計劃的能力。這種方法的推廣將有助于更全面地了解河流生態(tài)系統(tǒng)的狀況，為保護(hù)這些生態(tài)系統(tǒng)提供更為有效的支持。

然而，作為監(jiān)測河流大型無脊椎動物的手段，DNA宏基因組技術(shù)的有效性尚未得到充分驗證，同時也存在一些限制其廣泛應(yīng)用的因素。首先，eDNA用于物種鑒定的基礎(chǔ)是現(xiàn)有的物種序列信息，而用于標(biāo)記基因如COI（細(xì)胞色素c氧化酶1）、18S（18S rRNA）或16S（16S rRNA）的數(shù)據(jù)在河流無脊椎動物中相對有限。其次，eDNA樣本的分析方法也會影響物種的鑒定能力，例如所使用的引物會影響PCR擴(kuò)增的效果。另外，環(huán)境樣本中提取的材料可能會干擾PCR擴(kuò)增，甚至阻礙引物與DNA的結(jié)合。由于eDNA是通過水或沉積物中提取的，因此所檢測到的無脊椎動物可能來自上游或曾經(jīng)存在但現(xiàn)已缺失的生物，這在定義生物來源的準(zhǔn)確性上存在一定局限。不同生物的eDNA在不同環(huán)境中的降解速率各異，也使得通過eDNA采樣一致性地識別特定物種變得更加復(fù)雜。

在英國及其他地區(qū)，DNA宏基因組技術(shù)正在被考慮作為國家河流大型無脊椎動物監(jiān)測項目中傳統(tǒng)方法的補(bǔ)充，甚至可能取而代之。雖然已有多項研究應(yīng)用了eDNA技術(shù)，但關(guān)于eDNA與傳統(tǒng)方法監(jiān)測河流無脊椎動物效果的比較卻相對較少。雖然Fernández et al.（2018）、Pereira-da-Conceicoa et al.（2021）和Gleason et al.（2021）等研究做出了一定的探索，但這些研究通常限于單一地理位置和/或一兩個基因標(biāo)記及引物組合。因此，單個研究并不能涵蓋河流系統(tǒng)的多樣性、物種和引物組合，從而無法確定eDNA在監(jiān)測河流無脊椎動物方面的普遍有效性。

在這項研究中，研究團(tuán)隊對已有文獻(xiàn)進(jìn)行了薈萃分析，以評估eDNA與傳統(tǒng)采樣方法的有效性，傳統(tǒng)方法是通過直接收集完整動物樣本并進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析來檢測河流環(huán)境中的無脊椎動物。淡水無脊椎動物種類繁多，形態(tài)上難以區(qū)分，而eDNA方法可能在這種情況下表現(xiàn)出更高的有效性。分析中，研究人員還評估了目前用于監(jiān)測的DNA標(biāo)記（如COI、16S和18S）及引物組合的有效性，并探討這些eDNA標(biāo)記在識別陸生物種方面的能力，以確定針對河流無脊椎動物的特定分類群所識別的局限性是否同樣適用于陸生無脊椎動物。

香江暮色。攝影：裘德衛(wèi)（Saul Dewei chiu）?綠會融媒·“海洋與濕地”（OceanWetlands）（圖文無關(guān)）

研究方法
河流與陸地?zé)o脊椎動物監(jiān)測
本研究旨在評估eDNA技術(shù)與傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分析方法在河流和陸地?zé)o脊椎動物監(jiān)測中的有效性。研究團(tuán)隊首先進(jìn)行了系統(tǒng)的文獻(xiàn)檢索，搜集了2010年~2023年間比較這兩種方法的研究數(shù)據(jù)。通過對比分析，研究團(tuán)隊重點關(guān)注不同環(huán)境中eDNA技術(shù)檢測物種的能力，并識別出了eDNA方法在某些門類上的檢測空白。

這個研究的首要目標(biāo)是比較eDNA技術(shù)與傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分析在河流無脊椎動物監(jiān)測中的有效性，并進(jìn)一步探討該技術(shù)在陸地環(huán)境中的應(yīng)用。為此，研究團(tuán)隊在2023年10月10日通過Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫進(jìn)行系統(tǒng)性文獻(xiàn)檢索，關(guān)鍵詞覆蓋了**“分子監(jiān)測”、“環(huán)境DNA”、“形態(tài)學(xué)評估”等領(lǐng)域，檢索時間范圍為2010~2023年**。這段時間內(nèi)沒有eDNA宏條形碼（metabarcoding）的相關(guān)數(shù)據(jù)，因此研究時間限定在該區(qū)間。團(tuán)隊還通過Google Scholar進(jìn)行手動檢索，補(bǔ)充了未在Web of Science數(shù)據(jù)庫中收錄的相關(guān)研究，尤其是《環(huán)境DNA期刊》的文獻(xiàn)。

從數(shù)據(jù)篩選與提取方面來講，在整個文獻(xiàn)篩選過程中，研究團(tuán)隊對初步檢索出的文章進(jìn)行了標(biāo)題、摘要及主文稿的手動篩選，確保其符合研究的標(biāo)準(zhǔn)。篩選的主要標(biāo)準(zhǔn)是：文章必須對比傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)方法與eDNA宏條形碼技術(shù)在宏觀無脊椎動物監(jiān)測中的應(yīng)用。研究類型限于比較社區(qū)層面的監(jiān)測技術(shù)，排除了單一物種檢測的研究。對于符合條件的文章，團(tuán)隊進(jìn)一步提取了兩種方法下的分類信息，包括物種/屬或科的檢測數(shù)據(jù)。

分類數(shù)據(jù)被分為三類：**1）僅通過eDNA檢測到的物種；2）僅通過傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)方法檢測到的物種；3）兩種方法均檢測到的物種。**此外，研究團(tuán)隊還記錄了研究設(shè)計的具體細(xì)節(jié)，如研究地點、棲息地類型以及所使用的DNA標(biāo)記和引物技術(shù)。

接下來就是數(shù)據(jù)分析了。研究團(tuán)隊利用Python分析軟件，對eDNA技術(shù)和傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分析檢測到的物種數(shù)量進(jìn)行了對比分析，計算了各樣本點的物種檢測對數(shù)比值。對數(shù)比值大于0，就表明eDNA檢測到的物種更多；反之，則表明傳統(tǒng)方法檢測到的物種更多。研究人員通過核密度圖，直觀地展示了各eDNA標(biāo)記的檢測效果，進(jìn)一步分析了哪種eDNA標(biāo)記在河流和陸地環(huán)境中最為有效。

在河流無脊椎動物的分析中，研究團(tuán)隊重點對比了三種常用的COI引物（mlCOIintF/jgHCO2198、BF2/BR2、fwhF2/EPTDr2n）在物種檢測中的表現(xiàn)。通過Shapiro-Wilk測試，研究人員檢驗了每種引物數(shù)據(jù)的正態(tài)性，并通過Q-Q圖確認(rèn)殘差的正態(tài)性。隨后，研究團(tuán)隊使用單因素方差分析（ANOVA）對不同引物類型的對數(shù)比值中位數(shù)進(jìn)行了比較。

研究發(fā)現(xiàn)，eDNA方法的檢測能力在不同環(huán)境和分類群中存在差異。某些河流物種，如水生昆蟲類，能夠通過eDNA有效檢測到，而一些門類如線蟲門、軟體動物門，則在eDNA檢測中常常缺失。此外，通過統(tǒng)計分析，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)分析在某些群體中的檢測能力仍然優(yōu)于eDNA，特別是那些DNA序列信息有限或DNA降解快的物種。

該研究還表明，不同的引物和標(biāo)記對檢測結(jié)果有重要影響。特別是COI引物在河流無脊椎動物的檢測中表現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢，而其他標(biāo)記（如16S和18S）則因數(shù)據(jù)量不足，未能得出穩(wěn)健的結(jié)論。

研究發(fā)現(xiàn)
eDNA與形態(tài)學(xué)評估的對比結(jié)論
在這項研究中，研究人員對比了環(huán)境DNA（eDNA）技術(shù)與傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)評估方法在河流和陸地環(huán)境中檢測無脊椎動物的效果，旨在評估eDNA作為物種監(jiān)測工具的有效性。研究通過系統(tǒng)檢索文獻(xiàn)，最終篩選出11項河流研究和5項陸地研究，覆蓋全球多個地區(qū)。通過233次比較（其中170次為河流環(huán)境，63次為陸地環(huán)境），分析了eDNA代謝條形碼與傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)評估之間的差異。

1、研究概述與篩選過程

研究人員最初從約241篇文獻(xiàn)中篩選出相關(guān)研究。大部分文獻(xiàn)主要聚焦于單一物種或非河流環(huán)境的微型無脊椎動物，這些研究被排除在分析之外。最終，符合研究標(biāo)準(zhǔn)的16項研究（包括11項河流研究、5項陸地研究）被納入分析。這些研究涉及全球多個地區(qū)（見圖1），并比較了不同地點和引物下eDNA技術(shù)與傳統(tǒng)方法的效果。

2、河流環(huán)境中的無脊椎動物檢測效果

在河流環(huán)境中，eDNA檢測到的無脊椎動物種類平均少于傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)評估方法的檢測結(jié)果。無論是COI、16S還是18S等標(biāo)記，eDNA技術(shù)的平均檢測數(shù)量均低于傳統(tǒng)方法（見圖3a）。在所有檢測的標(biāo)記中，COI標(biāo)記表現(xiàn)最佳，其平均對數(shù)比高于其他DNA標(biāo)記，表明它在河流無脊椎動物檢測中相對更有效（圖2a）。

3、陸地環(huán)境中的無脊椎動物檢測效果

在陸地環(huán)境中，eDNA的表現(xiàn)與河流環(huán)境相似，整體檢測效果不及傳統(tǒng)方法。然而，不同的DNA標(biāo)記在陸地環(huán)境中的檢測能力存在顯著差異。16S標(biāo)記在陸地環(huán)境中表現(xiàn)最佳，其檢測到的無脊椎動物數(shù)量與傳統(tǒng)評估方法相當(dāng)，甚至略有優(yōu)勢（圖2b）。相比之下，COI標(biāo)記在陸地環(huán)境中的檢測效果較差，表現(xiàn)為要么與傳統(tǒng)方法相當(dāng)，要么明顯低于傳統(tǒng)方法。

4、不同引物的效果對比

研究人員還對不同COI引物在河流環(huán)境中檢測無脊椎動物的效果進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示，引物組mlCOIintF/jgHCO2198在檢測水生無脊椎動物時表現(xiàn)最優(yōu)，而LCO1490/HCO2198引物組的檢測效果最差（圖3）。盡管如此，這些差異未達(dá)到統(tǒng)計顯著性，表明各引物在檢測能力上的差距較小。

5、eDNA與傳統(tǒng)方法的物種檢測差異

在河流樣本中，節(jié)肢動物和軟體動物是通過傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)評估方法檢測到的主要類群（圖4）。然而，eDNA技術(shù)未能檢測到其中許多物種，尤其是線蟲、扁形動物和刺胞動物等門類，幾乎沒有物種被eDNA檢測到。這表明，eDNA在這些門類的物種檢測上存在明顯的局限性。

6、僅通過eDNA檢測到的物種

盡管eDNA在某些方面表現(xiàn)不足，研究人員發(fā)現(xiàn)，有些物種僅通過eDNA代謝條形碼技術(shù)檢測到。這些物種涵蓋節(jié)肢動物、環(huán)節(jié)動物、軟體動物、刺胞動物等多個門類（圖5），并且使用不同標(biāo)記的eDNA技術(shù)（如COI、16S和18S）檢測到的物種各不相同。這表明，eDNA在某些物種或類群的檢測上具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

通過對比eDNA技術(shù)與傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)評估方法，這個研究團(tuán)隊揭示了eDNA在無脊椎動物監(jiān)測中的潛力與不足——在河流和陸地環(huán)境中，盡管eDNA技術(shù)在某些物種的檢測上具有優(yōu)勢，但整體檢測效果仍未超越傳統(tǒng)方法。未來的研究應(yīng)致力于優(yōu)化eDNA標(biāo)記和引物，以提升其在物種多樣性檢測方面的能力。

討論+結(jié)論
局限性分析+拓展思考
在該文討論+結(jié)論部分，該研究回顧了這項環(huán)境DNA測序在河流無脊椎動物監(jiān)測中的局限性分析。

通過對現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行的元分析顯示，環(huán)境DNA（eDNA）測序作為監(jiān)測河流無脊椎動物群落的手段，未能全面檢測出河流中的生物種群，平均檢測到的河流物種數(shù)量少于傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)方法。eDNA測序在許多情況下未能檢測到通過傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)評估所發(fā)現(xiàn)的大量河流物種，這種情況在陸地?zé)o脊椎動物的研究中同樣存在。所以說，盡管eDNA作為一種更易于應(yīng)用的無脊椎動物監(jiān)測方法具有巨大潛力，但目前所使用的標(biāo)記（如COI、18S和16S）以及特定的引物（如mlCOIintF/jgHCO2198、BF2/BR2、fwhF2/EPTDr2n）在檢測河流物種時仍面臨重大局限，尤其是對某些重要門類（如節(jié)肢動物、線蟲、扁形動物和水螅動物）的檢測能力不足。在現(xiàn)階段，eDNA仍可適用于監(jiān)測特定的無脊椎動物子集，特別是某些敏感物種，以評估河流質(zhì)量。但選擇適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測物種，以及這些物種的基因序列在數(shù)據(jù)庫中的可用性，需考慮監(jiān)測目的、河流類型等多種因素。

1、eDNA標(biāo)記在河流無脊椎動物檢測中的有效性

分析結(jié)果表明，在所有基因標(biāo)記的評估中，eDNA在檢測河流無脊椎動物方面的效果低于傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)評估。研究發(fā)現(xiàn)，COI標(biāo)記在檢測河流無脊椎動物方面最為有效，這一結(jié)果與其他海洋環(huán)境中使用該標(biāo)記的研究一致。這種較高的有效性部分源于COI標(biāo)記有更全面的無脊椎動物參考數(shù)據(jù)庫。然而，16S標(biāo)記在檢測水螅類時表現(xiàn)出更高的有效性。此外，16S標(biāo)記在陸地?zé)o脊椎動物的檢測中比COI標(biāo)記更為有效，這表明陸地生物的基因信息在數(shù)據(jù)庫中的豐富性可能影響了eDNA的檢測能力。

2、PCR引物對河流無脊椎動物檢測的影響

用于擴(kuò)增DNA靶序列的PCR引物和條件對目標(biāo)物種的檢測能力產(chǎn)生了顯著影響。在本研究中，針對COI序列的多個引物組合中，mlCOIintF/jgHCO2198引物組對河流無脊椎動物的擴(kuò)增效果最佳。相比之下，另有研究發(fā)現(xiàn)mlCOIintF與HCO2198的組合對某些無脊椎動物的檢測效果較差。整體來看，選擇合適的引物對檢測eDNA至關(guān)重要，而不同的環(huán)境條件和物種特性也會顯著影響檢測結(jié)果。

3、eDNA測序漏檢的河流無脊椎動物

傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)評估檢測到的大量物種在eDNA測序中未能得到識別，某些門類甚至完全未被檢測到。這一現(xiàn)象與可用序列信息的偏差有關(guān)，許多門類（如線蟲、扁形動物等）的COI序列在數(shù)據(jù)庫中的可用性極為有限。這種信息缺乏導(dǎo)致了特定門類在eDNA檢測中的缺失，限制了監(jiān)測的全面性。

4、eDNA檢測到但傳統(tǒng)方法漏檢的物種

盡管eDNA方法未能檢測到傳統(tǒng)方法識別的所有物種，但在某些情況下，eDNA檢測到了傳統(tǒng)方法未能發(fā)現(xiàn)的物種。如海綿類物種僅通過eDNA方法被識別，可能是由于傳統(tǒng)采樣方法未能有效捕獲其樣本。需要注意的是，eDNA方法可能存在假陽性的風(fēng)險，這可能是由于沉積物中局部絕滅物種的DNA被重新懸浮至水柱中所致。

在文章最后，作者指出，無論當(dāng)前可用的DNA標(biāo)記如何，eDNA測序都無法有效檢測到大量河流物種，特別是來自某些門類（如線蟲、扁形動物等）。此外，eDNA檢測的假陽性問題，也給結(jié)果的可靠性帶來了不確定性。因此，雖然eDNA測序在水生宏觀無脊椎動物監(jiān)測中具有潛力，但還是得克服上述限制，才能成為一種更為成熟、穩(wěn)健的生物多樣性監(jiān)測方法。

海濕·小百科

01****元分析

元分析 (Meta-Analysis) 是一種統(tǒng)計方法，用于綜合和分析來自多個獨(dú)立研究的數(shù)據(jù)，以評估某一特定問題或現(xiàn)象的總體趨勢或效應(yīng)。通過對不同研究結(jié)果進(jìn)行定量匯總，元分析可以揭示更廣泛的模式和結(jié)論，從而提高研究結(jié)果的可靠性和普遍性。這種方法常用于醫(yī)學(xué)、生態(tài)學(xué)和社會科學(xué)等領(lǐng)域，幫助研究者克服單一研究樣本量小、結(jié)果不一致等局限性。

這篇研究使用元分析的主要原因，是為了整合和比較不同研究中關(guān)于DNA條形碼技術(shù)在河流和陸地?zé)o脊椎動物監(jiān)測中的有效性的數(shù)據(jù)。通過匯總241項相關(guān)研究的結(jié)果，研究人員能夠識別出總體趨勢、局限性和差異，從而更全面地評估eDNA技術(shù)相對于傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)方法的優(yōu)缺點。

02****標(biāo)記

標(biāo)記（Markers）是指在生物分子研究中，用于識別和區(qū)分不同生物體或其遺傳物質(zhì)的特定DNA序列或基因片段。它們通常用于遺傳分析、種群研究和生態(tài)監(jiān)測等領(lǐng)域。在eDNA（環(huán)境DNA）研究中，常見的標(biāo)記包括線粒體基因（如COI、16S和18S），這些基因片段具有較高的變異性和特異性，能夠幫助研究人員識別和分類環(huán)境樣本中的不同物種。有效的標(biāo)記能夠提高檢測的準(zhǔn)確性和靈敏度，為生態(tài)監(jiān)測和生物多樣性研究提供重要支持。在這個研究中，標(biāo)記（如COI、16S和18S）提供了特定的DNA序列，可以用于區(qū)分不同物種、并幫助研究人員評估eDNA與傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)方法在物種檢測中的有效性；通過比較不同標(biāo)記的檢測能力，研究人員就能夠識別出哪些標(biāo)記在監(jiān)測特定生態(tài)系統(tǒng)中的無脊椎動物時會更為有效。

在上文中，COI（細(xì)胞色素氧化酶亞基I，Cytochrome c oxidase subunit I）作為生物多樣性研究中常用的分子標(biāo)記，尤其是在eDNA分析和物種鑒定中，能夠幫助科學(xué)家有效地識別和區(qū)分各種無脊椎動物及其他生物。03****PCR引物

PCR引物（PCR Primers）是短的單鏈DNA片段，通常由20~30個核苷酸組成，用于在聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）中特異性地擴(kuò)增目標(biāo)DNA序列。引物通過與目標(biāo)DNA序列的互補(bǔ)結(jié)合，標(biāo)記了擴(kuò)增的起始點，使DNA聚合酶能夠識別并復(fù)制這些序列。不同的引物能夠針對不同的基因或DNA片段，所以，選擇合適的引物，對于成功擴(kuò)增特定目標(biāo)至關(guān)重要。在生態(tài)監(jiān)測和生物多樣性研究中，PCR引物被廣泛應(yīng)用于檢測和識別各種生物的遺傳信息。04****參考數(shù)據(jù)庫
參考數(shù)據(jù)庫（Reference Databases）是存儲生物序列信息、注釋和相關(guān)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，廣泛用于基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和分子生物學(xué)研究。這些數(shù)據(jù)庫包含已知的DNA、RNA和蛋白質(zhì)序列，科學(xué)家可以將其用作比較和鑒定未知樣本的基礎(chǔ)。例如，在進(jìn)行物種鑒定時，研究人員可以將實驗中獲得的序列與參考數(shù)據(jù)庫中的已知序列進(jìn)行比對，以確定樣本的物種或分類位置。常見的參考數(shù)據(jù)庫包括GenBank、EBI和UniProt等。有效的參考數(shù)據(jù)庫對生物研究的準(zhǔn)確性和效率至關(guān)重要。研究人員可以將實驗獲得的基因序列與參考數(shù)據(jù)庫中的已知序列進(jìn)行比對，從而準(zhǔn)確識別物種。而且，參考數(shù)據(jù)庫中的序列信息可以用于構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，幫助研究物種的進(jìn)化關(guān)系和遺傳多樣性。
學(xué)而思****思考題·舉一反三

Q1、在面對現(xiàn)有環(huán)境DNA監(jiān)測技術(shù)的局限性時，研究人員如何利用機(jī)器學(xué)習(xí)和生物信息學(xué)方法，提升對復(fù)雜水域生物群落的檢測能力，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的不足？

Q2、考慮到不同環(huán)境因素對eDNA降解速率的影響，如何建立更精細(xì)化的模型來預(yù)測特定生態(tài)系統(tǒng)中DNA的存留時間，以優(yōu)化取樣策略和監(jiān)測時間窗口？

Q3、隨著全球生物多樣性的幾句下降，尤其是隨著《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》（GBF）的出臺、就得對生物多樣性進(jìn)行有效的監(jiān)測，那么如何在政策層面推動eDNA技術(shù)與傳統(tǒng)監(jiān)測方法的整合，以實現(xiàn)對脆弱生態(tài)系統(tǒng)的及時響應(yīng)、有效保護(hù)？

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編譯 | 王芊佳

編輯 | Samantha
排版 | 綠葉

參考資料略