新研究扩展了我们从蝙蝠粪便中得到的答案

蝙蝠有一点：它们能飞。而且它们在黑暗中飞行。

这两个因素使得占，研究起来极其困难。

遗传学家 Faith Walker 和野生动物生态学家 Carol Chambers 想要更好地观察已知的 1,406 种蝙蝠，因此，经过多年尝试在蝙蝠栖息地与它们会面后，北亚利桑那大学的两位研究人员转而研究蝙蝠留下的东西：粪便。对蝙蝠粪便的研究促成了粪便物种检测的诞生，该检测可以测试蝙蝠粪便中的 DNA，并告诉研究人员哪些蝙蝠物种生活在特定地区。

“粪便不会在黑暗中飞来飞去，而且很容易收集，”沃克说，他和钱伯斯是北大西洋大学的蝙蝠生态学和遗传学实验室的联合主任。“你可以在白天走来走去，一手拿着收集工具，一手拿着一杯咖啡，在 10 分钟内悠闲地取样，而不需要像雾网那样费力（当我们用网捕蝙蝠时，我们通常有四辆车、八个人，而且要到午夜才出去吃奥利奥饼干来保持清醒）。因此，粪便法对蝙蝠和我们来说都更友好，它为使用栖息地的蝙蝠物种提供了更广泛的时间范围。”

自 2016 年发表《从粪便中识别物种》研究以来，研究人员能够正确地识别出全球 92% 的蝙蝠物种（其余 8% 可以识别为属），只要这些蝙蝠的基因数据可用。他们帮助其他研究人员和野生动物管理人员利用该检测方法更好地了解当地种群。然而，他们想知道他们还能从粪便颗粒中了解到什么，他们称粪便颗粒为野生动物生物学的“金块”，因为它们包含了有关生物多样性、饮食和疾病的丰富信息，而无需捕捉、处理甚至观察相关动物。

事实证明，这有很多原因，这促使沃克、钱伯斯和来自北大西洋大学和美国自然历史博物馆 (AMNH) 的众多合作者撰写了《粪便续集：测试蝙蝠物种鉴定基因检测的极限》，该论文于今天发表在PLOS One。

后续研究提出了许多不同的问题，所有问题都围绕着从蝙蝠粪便中提取可用 DNA 的潜在障碍：

• 鸟粪需要多久时间才能使 DNA 仍然具有活力？
• 你能在其他物种的粪便背景中仅通过一个粪便颗粒来检测出一种蝙蝠物种吗？
• 粪便物种分析可以作为地下系统中蝙蝠的调查工具吗？
• 这种方法能在热带地区发挥作用吗？因为那里的气温和湿度较高，会导致鸟粪更快地分解。

沃克是这篇论文的主要作者，他将各种问题联系起来，并确定了推进研究各个分支所需的条件。当时的硕士生艾比·托宾利用她在生态学和洞穴探险方面的工作，研究废弃矿井入口处的不同类型的大门如何影响蝙蝠对矿井的使用。林业学院和病原体和微生物组研究所的遗传学研究专家科林·索贝克和遗传学博士生丹·桑切斯多年来一直参与“粪便物种”研究，他们在实验室中提取和测试了 DNA。信息、计算和网络系统学院的教授维亚切斯拉夫·福法诺夫策划了物种稀有性问题的实验室测试。美国自然历史博物馆哺乳动物学系馆长南希·西蒙斯在新热带区开展了蝙蝠研究。

为了在各种情况下测试该检测方法，研究人员将粪便颗粒储存在弗拉格斯塔夫附近的高湿度洞穴和低湿度洞穴中，并让它们陈化长达 30 个月。每六个月，他们会进入洞穴并取回一部分颗粒，然后在 6、12、18、24 和 30 个月时对颗粒进行检测。对于稀有性测试，该团队从三种蝙蝠物种中收集了纯鸟粪，并将这些颗粒组合成模拟群落，稀有的蝙蝠鸟粪与其他两种的比例极小。为了确定该检测方法作为他们从西南部 40 多个废弃矿井中收集了 200 颗弹丸的单个样本并进行了目视调查；他们在伯利兹热带地区考古遗址的蝙蝠栖息地也做了同样的事情。

沃克说，总体而言，结果并不令人意外。该检测确定了稀有的蝙蝠 DNA，并证实湿度比时间更能加速降解。它还补充了原始研究的结果：粪便物种检测是一种在栖息地进行蝙蝠调查的特殊工具。

最令人吃惊的是玛雅神庙隧道中发现的金块。沃克说，在那里发现的三种蝙蝠中有两种以脊椎动物为食——他们在大耳毛蝠的鸟粪中发现了当地啮齿动物的 DNA，在吸血蝙蝠的鸟粪中发现了牛的 DNA。他们还在几乎所有伯利兹隧道中发现了泪滴食蚊鱼的 DNA，这些 DNA 可能来自蝙蝠饮水的池塘。这很重要，因为它表明蝙蝠本身充当了环境 DNA 过滤器。

“重要的是，我们的工作表明，我们的检测方法在热带地区效果很好，但可能需要粪便相对较新鲜（少于 12 个月），”沃克说。“对于热带地区来说，最好从活跃的栖息地收集鸟粪。DNA 在干燥和黑暗的条件下效果很好。我们很幸运，对于美国西南部的大多数地下系统，我们正好有这样的条件。”

我们也很幸运有蝙蝠这样的物种，她说。蝙蝠是生态系统的重要组成部分，它们面临着栖息地变化和席卷全国的致命真菌的威胁。

“大多数人欣赏蝙蝠，因为它们提供了生态系统服务，尤其是吃昆虫。食虫蝙蝠吃大量的昆虫（据蝙蝠救援组织称，一只小棕蝠每小时可以吃掉多达 1,000 只蚊子），其中包括农作物害虫和蚊子等病原体媒介，”沃克说。“去年夏天在弗拉格斯塔夫发现了西尼罗河病毒，我们应该特别感谢蝙蝠。然而，一种名为白鼻综合症的真菌疾病正在杀死美国数百万只蝙蝠，现在已蔓延到西海岸和德克萨斯州。它还没有到达亚利桑那州，我们不确定哪些物种会受到影响。因此，拥有一种可用于快速调查地下栖息地的基因工具非常重要，这将使我们能够更好地了解疾病到来前后蝙蝠物种的存在情况。”

粪便中的物种是什么？

沃克开发了这种检测方法，用于从粪便中提取 DNA，并对其进行测试以确定其来源物种。尽管科学家们已经对粪便 DNA 进行了 20 年的测试，但“粪便物种”的革命性之处在于，研究人员可以覆盖蝙蝠的整个分类顺序，该检测方法非常可靠和精确，研究人员现在可以轻松研究蝙蝠。他们不仅确定了哪些蝙蝠物种使用特定的栖息地，而且科学家们还使用粪便物种检测来确认捕获蝙蝠的视觉识别，识别风力发电场的蝙蝠尸体，筛选肥料以确定提供鸟粪，从龙舌兰花上的唾液中检测以花蜜为食的蝙蝠，并评估矿井入口处的大门对附近蝙蝠种群的影响。

过去三年，“粪便物种”研究小组为 100 多个联邦和州政府机构、大学、博物馆和环境咨询公司开展了工作。此外，该检测方法已远远超出了蝙蝠的范围；该实验室开展了大量哺乳动物的饮食研究，并确定了从非洲狮子和豹子到袋熊和袋鼠、骡子和叉角羚、长颈鹿和河马等各种动物的植物和动物饮食。沃克很快将把一只 31,000 年前的巨型地懒添加到这份名单中，以确定她是否能确定这种动物吃了什么。