科學家從糞便中提取DNA 拯救地球上最稀有的有袋動物

一項最新研究顯示，通過分析動物糞便中的環(huán)境DNA，科學家正在為拯救全球最稀有的有袋動物之一——吉爾伯特袋貂（Gilbert’s potoroo）提供關鍵線索。 吉爾伯特袋貂僅分布于澳大利亞西部，野外種群數(shù)量估計不足150只，已被列為極危物種，其生存形勢十分嚴峻。

為了更有效地保護這一物種，澳大利亞埃迪斯科文大學（Edith Cowan University，ECU）與西澳州生物多樣性、保護與景點部（DBCA）合作，從研究其食性入手，希望借助精確的“菜單信息”為種群恢復與遷地保護提供依據(jù)。

研究團隊表示，當前一個重要策略是通過“遷地重引入”（translocation），將一部分個體轉移到新的適宜棲息地，以建立“保險種群”，以防現(xiàn)有棲息地發(fā)生火災等突發(fā)災害。 然而，要選擇合適的遷地地點，首先必須搞清楚吉爾伯特袋貂究竟吃什么、這些食物資源在何處能夠穩(wěn)定獲得，這對以真菌為主要食物來源的哺乳動物而言尤為棘手。 許多真菌物種尚未被科學正式描述，僅靠傳統(tǒng)的顯微觀察和形態(tài)鑒定難以全面還原其食譜。

為突破這一難題，研究人員采用了環(huán)境DNA（eDNA）宏條形碼技術，對采集到的糞便樣本進行分子分析，從中解析出包含在糞便中的真菌DNA片段，從而重建吉爾伯特袋貂的飲食結構。 項目負責人、ECU理學院博士生麗貝卡·夸（Rebecca Quah）介紹，傳統(tǒng)方法需要在顯微鏡下逐一辨認糞便中未被消化的殘留物，對真菌孢子尤其困難，而eDNA宏條形碼技術則提供了一種非侵入、效率更高的手段，只需采集新鮮糞便即可獲得大量信息。

研究不僅關注吉爾伯特袋貂本身，還將其與幾種同樣以真菌為主要食物來源的本地哺乳動物進行比較，包括短尾矮袋鼠（quokka）、南方棘尾袋貂/土豚鼠（quenda）以及灌木鼠（bush rat）。 研究團隊分析這些物種的糞便樣本，評估其食譜重疊程度以及棲息地利用的相似性，以推測哪些地區(qū)可能同時為這些真菌食者提供充足而多樣的真菌資源。 結果顯示，四種哺乳動物的真菌食譜存在一定重疊，尤其是短尾矮袋鼠與吉爾伯特袋貂在棲息地使用方面高度相似，這意味著兩者共同出現(xiàn)的區(qū)域很可能具備適合吉爾伯特袋貂長期生存的真菌資源與棲息條件。

基于這些結果，研究人員建議，將那些短尾矮袋鼠、土豚鼠等真菌食哺乳動物與吉爾伯特袋貂共同分布的區(qū)域，作為未來優(yōu)先評估的潛在遷地重引入地點。 這些“指示物種”所使用的棲息地，很可能是吉爾伯特袋貂可獲取足夠真菌食物、并能維持穩(wěn)定種群的候選區(qū)域。

吉爾伯特袋貂曾一度被認為已經(jīng)滅絕，直到1994年才在西澳再度被發(fā)現(xiàn)，此后相關保護工作迅速展開。 研究人員曾嘗試通過人工圈養(yǎng)繁殖擴大種群，但由于該物種對食物極為挑剔，圈養(yǎng)繁育并不成功，進一步凸顯了理解其野外食譜與棲息地條件的重要性。 2015年，一場叢林大火摧毀了圖皮爾斯灣（Two Peoples Bay）90%的核心棲息地，這里原本是吉爾伯特袋貂唯一的自然種群分布區(qū)，所幸此前在鮑德島（Bald Island）和韋欽尼卡普國家公園（Waychinicup National Park）圍欄保護區(qū)已建立起“保險種群”。

目前，這一極危種群分散在四個地點，其中兩處位于西澳海岸外小島上，研究人員希望在澳大利亞大陸再尋找一個合適的新地點實施遷地方案。 DBCA研究員托尼·弗蘭德（Tony Friend）指出，尋找新的遷地重引入點是該物種從“瀕臨滅絕”走向恢復的重要一步，而本次研究表明，通過分析與吉爾伯特袋貂共存的其他真菌食哺乳動物的真菌飲食結構，有望為新種群落戶地點的選擇提供科學依據(jù)。

從更廣泛的生態(tài)角度看，夸的博士課題聚焦于真菌食哺乳動物的保護與遷地重引入，這類動物在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的“工程師”角色。 它們在挖掘真菌的過程中翻動土壤，促進土壤更新，并通過糞便散播真菌孢子，幫助真菌在生態(tài)系統(tǒng)中擴散。 真菌不僅參與分解、養(yǎng)分循環(huán)，還與許多植物形成互利共生關系，因此，以真菌為食的哺乳動物對于維持健康的生態(tài)系統(tǒng)至關重要。

然而，許多澳大利亞本土哺乳動物正面臨來自外來入侵物種——尤其是野貓和狐貍——的嚴重捕食壓力，種群持續(xù)衰退。 研究人員強調，在此背景下，利用包括eDNA宏條形碼在內的現(xiàn)代分子技術，深入理解這些“生態(tài)工程師”的生態(tài)需求，并通過遷地重引入等多種手段保護其種群，是守護澳大利亞獨特生物多樣性的重要路徑之一。

編譯自/ScitechDaily