团队简化了野生动物保护的DNA收集和分析

一种新的 DNA 收集方法使科学家能够在不打扰动物或危及自身安全的情况下从野生动物中捕获遗传信息。该方案在大象粪便上进行了测试，产生了足够的 DNA，不仅可以对大象的整个基因组进行测序，还可以对相关的微生物、植物、寄生虫和其他生物体进行测序——而成本只是当前方法的一小部分。

研究人员在《遗传学前沿》杂志上报告了他们的发现。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的博士后研究员 Alida de Flamingh 说：“我们以这样一种方式结合了现有的方法，以至于我们现在能够使用非侵入性样本来生成基因组规模的数据。” I. 动物科学教授 Alfred Roca。“这使我们能够评估野生动物种群，而无需飞镖、捕获或固定动物。”

Roca 说，从大象粪便中收集 DNA 并不新鲜。

“几十年来，大象粪便样本一直被用来研究大象的遗传学，”他说。“但这依赖于非常繁琐的方法，通常涉及在某些情况下可能是危险的化学品。这些收藏品体积庞大，难以运输，而且必须冷藏，这使得整个过程非常昂贵。”

De Flamingh 测试了一种相对便宜的替代方法：使用明信片大小的数据收集卡，这些卡经过处理可防止样品降解。先前的研究表明，一旦样本被涂抹在卡片上，它们可以在不冷藏的情况下保存数月。

这项研究的灵感来自 de Flamingh 与伊利诺伊大学人类学教授和研究合著者 Ripan Malhi 的合作，后者的实验室专注于古代 DNA。

“古老的 DNA 可能会产生问题，因为样本已经降解并且可能产生非常低水平的目标物种 DNA，”de Flamingh 说。从粪便中获取基因组数据同样具有挑战性，因为大象的 DNA 浓度低于血液样本。“我认为，这听起来像是一个很好的机会来测试是否可以将相同的方法应用于非侵入性样本以生成相同类型的数据。”

研究小组首先在实验中从动物园大象身上收集了样本，这些实验旨在确定排便后多久粪便会产生可行的基因组数据。佛罗里达州的杰克逊维尔动物园和花园以及达拉斯动物园允许该团队从他们的非洲大草原象身上收集样本。研究人员在排便后立即以及 24、48 和 72 小时后取回样本。

他们的测试表明，即使是三天大的粪便也能产生足够的 DNA 用于大象的基因组研究。

接下来，研究人员对从野生非洲大草原象采集的样本测试了他们的方法。研究合作者和合著者、南非比勒陀利亚大学动物学和昆虫学名誉教授 Rudi van Aarde 和他的同事在确定了南美洲一系列地理和生态多样化的野生地区后，使用这些卡片收集了大象粪便样本非洲。

通过在基因组数据库中运行从卡片中获得的序列数据，该团队在粪便中发现了一个信息宝库。

“我很惊讶，”罗卡说。“我认为我们可能会从卡片中获得一些大象 DNA，但我当时的想法是 2%。然而，平均而言，超过 12% 的 DNA 归因于大象。”

研究人员说，这是在没有使用仅针对大象 DNA 的实验室方法的情况下实现的，这是一种昂贵且耗时的程序。结果，每个样本都产生了大量关于大象、大象肠道微生物组成、栖息地和饮食的数据。研究人员甚至检测了粪便沉积后与粪便相互作用的蝴蝶和其他节肢动物的 DNA。

“了解那里的一切真的很有好处，因为现在你可以开始提问，不仅是关于大象基因组的问题，还有关于它们的健康、饮食以及是否存在病原体或寄生虫等问题，”de Flamingh 说。

罗卡说，当谈到大象基因组时，结果与通过血液样本获得的结果相当。

“你可以探索不同大象种群的连通性、遗传多样性水平、近亲繁殖水平和大象之间的相关性，”他说。“而且我会说，有很多原因你不想从野生大象身上采集血液样本。”

“用血液做你能做的事是可能的，但它不止于此，”de Flamingh 说。“你现在可以对血液 DNA 进行以前无法进行的分析，它只提供有关大象基因组的信息。”

De Flamingh 是博士后研究员，Malhi 和 Roca 是伊利诺伊大学 Carl R. Woese 基因组生物学研究所的教授。

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