国际资讯|DNA科学与GIS
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英文原文来源：www.gislounge.com
中文编译整理：慧天地国际站一鸣
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脱氧核糖核酸（DNA）科学让生物学、历史学、生态学及其他相关领域都发生了革命性的变化。虽然DNA本身已经帮助我们在理解世界的方式上取得了许多革命性的进步，但将DNA研究与GIS相结合仍旧可以为我们增加新的知识，并可以帮助DNA研究做出更有意义的贡献。
近年来，空间分析补充了我们对遗传变异和DNA研究的理解。在某种程度上，地理信息系统和空间分析可以帮助绘制和预测特定物种的遗传变异。这对于发现难以检测的需要监控的物种尤其重要。例如，在Sakai等人最近的一项研究中（2019年），作者发现，通过使用空间分析和地理信息系统确定特定区域的特征，可以检测到濒临灭绝的稀有大和蝾螈(Hynobius vandenburghi)，并且可以通过从可能发现蝾螈的已确定区域收集样本来研究DNA的变化。在空间层次中整合不同的生境特征有助于增加发现难以检测的事物的概率[1]。最近的另一项研究，使用了雪豹粪便来估计它们在尼泊尔广大地区的活动范围和密度，并使用基于最大似然的空间捕获-再捕获分析。作者能够确定，以前的研究可能由于重叠的范围而高估了种群。通过收集特定物种的粪便中采集的DNA，人们可以确定他们是否也在监测与之前相同（或不同）的个体动物，从而帮助完善特定地区物种的模型和估计[2]。一项类似的研究也被用于监测稀有的苏门答腊象，在那里，这些动物的数量不仅很低，而且还必须监测个体的年龄和性别，以便更好地了解种群的长期生存能力[3]。
（图片来源：CHETRI ET AL., 2019）
基因研究也有助于帮助人们更好地了解过去，其中包括特定物种何时到达某地，以及人类何时到达某地区。在一项研究中，人们确定在英国和爱尔兰发现的一种栗子起源于西欧。在这种情况下，来自爱尔兰和威尔士/英格兰的样本聚类方式不同，这表明了物种内部的差异，以及随着时间的推移，物种在欧洲外围地区的迁移方式发生了变化[4]。另一项最新的研究则探索了高加索地区的人类遗传学，结果显示，该地区的牧民和农民在青铜器时代开始分离和迁移。这开始影响这些地区后来和现代族群的遗传学，显示出对人口的长期影响[5]。
DNA研究已经彻底改变了人们对许多领域的理解。然而，结合空间分析和地理信息系统可以通过显示基因在何处传播和解释可能的传播方式来进一步增进人们对该领域的理解。我们可以看到，DNA结合空间分析也有助于保护濒危物种，帮助监测稀有或难以发现的动物。同时，该研究在其他方面的应用也是可行的，随着我们提取DNA样本的能力的提高，特别是在结合GIS和空间分析的情况下，未来应该会带来更多的进步。
参考文献：
[1]For more information on studying (Hynobius vandenburghi), the Yamatosalamander, using GIS and DNA studies, see: Sakai Y, Kusakabe A, Tsuchida K, et al. (2019) Discovery of anunrecorded population of Yamato salamander ( Hynobius vandenburghi ) by GIS andeDNA analysis. Environmental DNA 1(3): 281–289. DOI: 10.1002/edn3.31.
[2]For more on snow leopard ranges and numbers using DNAand spatial anlaysis, see: Chetri M, Odden M, Sharma K, et al. (2019)Estimating snow leopard density using fecal DNA in a large landscape innorth-central Nepal. Global Ecology and Conservation 17: e00548. DOI:10.1016/j.gecco.2019.e00548.
[3]For more on the elephant study using DNA and spatialanlaysis, see: Nofinska BA, Sumayyah S,Andayani N, et al. (2019) Determination of sex, age, and spatial distributionof sumatran elephant (Elephas maximus sumatranus) in Bukit Barisan SelatanNational Park. In: PROCEEDINGS OF THE 4TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON CURRENTPROGRESS IN MATHEMATICS AND SCIENCES (ISCPMS2018), Depok, Indonesia, 2019, p.020073. DOI: 10.1063/1.5132500.
[4]For more on DNA of chestnuts and spatial analysis,see: Jarman R, Mattioni C, Russell K, etal. (2019) DNA analysis of Castanea sativa (sweet chestnut) in Britain andIreland: Elucidating European origins and genepool diversity. Aravanopoulos FA(ed.) PLOS ONE 14(9): e0222936. DOI: 10.1371/journal.pone.0222936.
[5]For more on genetics in the Caucasus and populations,see: Wang C-C, Reinhold S, Kalmykov A, et al. (2019) Ancient human genome-widedata from a 3000-year interval in the Caucasus corresponds with eco-geographicregions. Nature Communications 10(1): 590. DOI: 10.1038/s41467-018-08220-8.
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