弗吉尼亚理工大学生物学家入围了1000万美元的XPRIZE雨林竞赛

明年6月，朱莉·艾伦（Julie Allen）和一支由30多名自称为“瓦波尼团队”（Team Waponi）的研究人员组成的团队将以“幸存者”的方式被投放到巴西亚马逊雨林的偏远地区。

他们将只有 24 小时的时间调查 100 公顷（247 英亩）热带雨林的生物多样性，并在另外 48 小时内产生实时见解，以赢得比赛。获胜团队必须开发最快、最全面、最有效的自动化技术，以识别雨林从树冠到地面各个层面的物种。

对于弗吉尼亚理工大学理学院生物科学系助理教授艾伦来说，他们的目标与其说是获得1000万美元的奖金，不如说是帮助彻底改变我们研究和保护热带雨林的方式。

“我们每分钟都在因人类活动而失去热带雨林，”她说。“生物多样性的广阔水平尚不清楚，这些森林甚至在我们识别它们之前就已经消失了。XPRIZE背后的想法是找到一种方法来衡量和展示保持热带雨林完整的经济价值。

XPRIZE雨林赛是由XPRIZE基金会赞助的几项竞赛之一，旨在激励世界领先的专家合作解决人类最大的问题。XPRIZE评委从最初的300支参赛者中选出15支半决赛队伍，参加6月在新加坡举行的半决赛。现在，只剩下六支球队在决赛中对决。

“我现在肾上腺素飙升，”艾伦说。“直到比赛那天，我们才知道我们在热带雨林中要去哪里。他们可能会用直升机把我们带到巴西的一个随机地块。

“Waponi”是一个术语，意思是“嗨”、“怎么了”、“好”或“酷”，来自瓦奥拉尼部落，他们是厄瓜多尔亚马逊雨林的长期居民和守护者。XPRIZE Waponi 团队由人类学、生物学、化学、计算机科学、生态学、工程学和机器人学等各个领域的专家以及 Waorani 亚马逊土著社区的成员组成。

该团队的主要技术是一种名为Limelight的设备，它使用无人机将样本收集筏放入热带雨林树冠中。木筏上的仪器记录声音和图像，捕捉昆虫，并从空气、土壤和水中收集环境DNA。机器学习技术和现场DNA测序，以及来自无人机的其他数据流，将有助于识别物种。

“我们必须发明一个野外实验室，我们将在亚马逊低地雨季结束时进行所有测序，”艾伦说。“我们将应对雨水、高温和潮湿。我们的很多机器都不能太热——它们会坏掉。我们正在努力确保我们有一个现场就绪的系统。

艾伦今年从内华达大学里诺分校加入弗吉尼亚理工大学，目前正在建立她的实验室，并准备在春季教授生物信息学课程。

作为 Waponi 团队 DNA 和生物信息学小组的负责人，她正在开发 DNA 测序技术，通过水、土壤和空气中的环境 DNA 以及森林中无人机收集的昆虫组织样本快速识别物种。

“下学期我将在我的实验室里测试更多的DNA协议，以提高我们在现场收集的DNA测序和分析的速度，”艾伦说。“我希望能找到支持，资助学生进行与XPRIZE雨林相关的带薪实习和本科研究。”

艾伦说，Waponi团队在比赛中有三个明显的优势：昆虫专业知识、本土知识和专业的无人机技术。几名团队成员是专门研究昆虫的科学家，昆虫是森林中生物多样性最丰富的动物有机体。艾伦本人既是研究昆虫的进化生物学家，又是分析生物数据以帮助回答生态学问题的生物信息学家。

“我们以昆虫团队而闻名，”她说。“我们预计会有成千上万的昆虫向我们袭来，包括我们以前从未见过的新物种。昆虫是生态系统的重要管理者，也是生态系统健康变化和下降的重要指标。当昆虫消失时，一切都消失了。

Waponi 团队还包括亚马逊部落和原住民成员，他们与土地有着密切的联系，并在当地生态系统中拥有专业知识，作为付费研究人员和顾问。

她说：“我们的团队包括原住民和当地社区，作为协作和持续、可持续努力的一部分，以收集数据以了解热带雨林告诉我们什么。“我们的团队 Waponi 负责人 [来自科罗拉多梅萨大学的 Tom Walla 教授] 已经与厄瓜多尔的亚马逊原住民社区合作了 20 多年。”

艾伦说，无论输赢，该团队已经成功地开发了新技术，以推进物种检测和识别。她和Waponi团队的其他成员计划创办一家公司，将他们的XPRIZE工作商业化，并为全球对生物多样性重要性的理解做出贡献。

“这次比赛让我能够从我整个职业生涯中汲取所有的工作和目标，并以一种能够产生快速和重大影响的方式推动它们向前发展，”她说。“能参与其中真是太棒了。”