科学家从其中一位研究人员在一个无人居住的岛屿上留下的脚印中收集了高质量的DNA。对DNA进行测序揭示了有关参与者基因组的可识别信息。（大卫·达菲）
今年五月，佛罗里达大学的科学家们宣布，他们几乎从他们能想到的每一个地方都发现了高质量、信息丰富的人类DNA。河流、海滩、海洋——甚至从空中吸尘。
人类环境DNA或eDNA的时代已经到来。
这一发现意味着科学和我们的生活正在发生巨大变化，UF研究员David Duffy说，他领导了最近的项目，揭示了我们的遗传信息在环境中的真正广泛程度。
从保护公众健康到识别暴力罪犯，有无数令人兴奋的新机会。我们可以用隐藏的墓地的DNA揭开过去的秘密，或者保护环境。所有这些都只不过是污水处理厂的一杯水或公园里的空气过滤器。
但这只是冰山一角。“这可能对我们甚至还没有想到的事情有用，”UF惠特尼海洋生物科学实验室野生动物疾病基因组学教授Duffy说。“我们才刚刚开始了解这项技术的可能性”。
抓捕罪犯
直接来自电视程序，这种新型DNA分析的一个明显应用是提升我们识别罪犯的能力。“我们可能已经拥有使用环境DNA样本进行取证的技术，”达菲说。但eDNA取证看起来与今天的犯罪实验室不同。
今天，美国警察部门依靠匹配分布在23对染色体上的人类基因组的大约20个单独部分。有了足够的匹配，几乎可以肯定DNA来自一个独特的个体。
但是eDNA过于碎片化和混乱，因此无法判断样本中的不同染色体是来自一个人还是多人。因此，eDNA法医需要关注单个染色体上的遗传变异，希望一长段测序的DNA能够捕获人与人之间不同的多个区域。
在未来，eDNA分析还可以寻找缺失或重复的遗传密码块，这些片段被称为缺失和插入，eDNA技术可以很容易地识别。但是，在用于识别罪犯之前，还需要做更多的工作来了解我们DNA中的这些错误标记如何在人与人之间变化。
“我们必须赶上我们对这些遗传差异的了解，以建立医学和法医数据库，以更好地了解人类插入和删除的多样性，”达菲说。
用eDNA改善取证依赖于这样一种想法，即在房间里找到某人的DNA，甚至是在凶器上，意味着他们在犯罪现场或扣动扳机。但事实可能并非如此。
“你不能假设因为你在一个地方发现了某人的eDNA，这意味着那个人在那里。你只能说他们的DNA在那里，“研究人类遗传学和法医学的UF人类学教授Connie Mulligan说。“如果你在户外对空气进行采样，一旦你考虑气流，你甚至可能无法说出这个人在附近。
穆里根最近与她的研究生萨曼莎·麦克兰（Samantha McCrane）一起表明，DNA可以很容易地从一个人转移到另一个人，然后通过简单的握手转移到枪上。这些转移甚至可以发生多次，使武器上的DNA鉴定充其量是模糊的。因此，未来的犯罪学家在如何解释eDNA信号时必须谨慎。
“我们的想象力可能还不够狂野，无法想象一个人的DNA可以被移动到那个人从未去过的地方的所有场景，无论是通过触摸，咳嗽，打喷嚏还是气流，”穆里根说。
促进污水处理厂健康
在 COVID-19 大流行期间，公共卫生官员通过在污水处理厂发现病毒的迹象，能够提前几周看到病毒激增。这种废水监测是大多数人第一次尝到eDNA的力量，它在大流行期间的成功意味着这种病原体监测可能会继续下去。该技术已经应用于许多其他人类病原体。
“监测废水中任何种类的人类病原体都是完全有意义的，”Mulligan说。“这很容易。它很便宜。
虽然对人口健康的最大好处可能来自这样的病原体监测，但人类对疾病的遗传易感性信号可能提供一种保护整个社区健康的方法。
“如果你是一名公共卫生专家，那么匿名阅读任何特定人群对特定疾病的易感性可能非常有用，”达菲说。一种应用可能是通过从废水中收集eDNA将化学品泄漏或放射性废物与城镇中的癌症突变联系起来。确定污染物与疾病之间的明确联系可以帮助人们要求清理或医疗护理。
保护环境
废水监测还可以帮助科学家保护重要的水道。人类排泄物是河流和湖泊的强大污染物，但很难证明污染源。如果水样中含有大量人类DNA，特别是如果它与附近城镇的人口相匹配，科学家可以查明有缺陷的处理厂或破裂的下水道可能是罪魁祸首并解决问题。
eDNA将继续使野生动物科学家受益，他们和达菲一样，开发了当今许多eDNA技术来研究和保护动物。达菲已经使用eDNA来研究海龟易感的病毒性癌症。由于能够轻松地对样本中每个物种的DNA进行测序，科学家们可以确定需要保护的关键栖息地，研究隐藏的迁徙，或寻找被认为已经灭绝的物种。
“我们的人类eDNA发现向我们展示了在不久的将来通过野生动物和生物多样性eDNA可以实现什么，”达菲说。
下一步是什么
这些只是我们将从不断改进的eDNA科学中获得的一些潜在好处。底层技术一直在改进。eDNA测序每年都变得越来越可靠和便宜。
“这就是为什么我相信我们只是触及了表面，”达菲说。“虽然这是一个重大进步，但还有更多即将到来。
文章旨在传播有益信息，英文版原文来自https://news.ufl.edu/2023/08/environmental-dna-opportunities/