北极熊是北极的象征，难以捉摸且脆弱。对它们数量的详细监测对它们的保护至关重要，但由于北极熊很难找到，我们缺少关于种群规模和这些种群之间的联系有多紧密的关键数据。科学家们现在已经开发出一种新工具来提供帮助:利用雪中熊脚印上脱落的皮肤细胞进行DNA分析。
世界自然基金会全球北极项目的梅兰妮·兰开斯特博士是《保护科学前沿》杂志的资深作者，她说:“在北极寻找北极熊尤其具有挑战性、昂贵和耗时，更不用说对它们进行统计和了解它们如何应对气候变化了。”
每一个公司接触会留下痕迹
科学家们受到了法医技术的启发，这种技术可以应用于微小的、降解的DNA样本。有了这些技术，就不需要亲自捕捉熊了，这对熊和人类来说都是压力和危险的，也是一些当地土著社区关注的问题。取而代之的是，科学家们可以研究环境中DNA脱落的来源。
“许多因纽特人对侵入性的研究方法表示担忧，”世界野生动物基金会的伊丽莎白·克鲁格(Elisabeth Kruger)说，她是这篇文章的作者之一。“人们关心的是北极熊个体的福利，以及以后可能收获北极熊的人的健康和安全。这就是我们对这种新方法如此兴奋的原因之一——收集样本的人甚至不需要看到北极熊，也不需要被北极熊看到。”
一种常见的环境DNA在动物排便时沉积下来。然而，DNA质量并不总是好到足以进行保存所需的个体水平分析。此外，对于像科学家测试的另外两种物种——猞猁和雪豹——这样的领地动物来说，采集粪便可能会影响它们的行为。因此，研究人员转向了雪脚印中的皮肤细胞。
“这些足迹通常含有新鲜细胞，由于低温的‘储存’温度，DNA是完整的。通过肠道的DNA降解得更严重，因此研究起来更具挑战性，”MIX Research Sweden AB公司的Micaela博士Hellström说，他是该研究的主要作者。
跟随他们的脚步
科学家们从阿拉斯加北极熊和瑞典欧亚猞猁在野外和圈养中留下的单个足迹上收集雪。他们还从一只圈养的雪豹留下的脚印上收集了雪。额外的材料，如头发、唾液和粘液被取样，证实这些足迹提供了准确的基因型。
总共有24条野生北极熊的足迹和44条野生猞猁的足迹被采样。研究人员融化并过滤雪以收集环境DNA，然后进行微卫星分析。虽然从野外足迹中提取的DNA浓度很低，但可以从87.5%的野生北极熊足迹和59.1%的野生猞猁足迹中提取出核DNA。13个野生北极熊样本可以进行基因分型，鉴定出12个不同的个体。
只有11%的猞猁足迹可以被基因分型，但当科学家们只观察由训练有素的人员取样的足迹时，这一比例大幅上升。他们能够从训练有素的人员收集的76%的样本中提取核DNA，并对其中24%的样本进行基因分型。
一种爪式的方法
这项技术具有巨大的潜力，可以为这些动物的保护提供信息，更好地了解它们的数量和行为，并通过准确识别动物来管理与人类的冲突。虽然非侵入性采样成功率较低，但易于收集意味着它可以显着扩大样本量。
兰开斯特说:“我们希望这种方法能被北极熊研究团体采用，包括猎人、志愿者和土著社区，作为收集北极熊信息的新方法。”“我们也希望这种方法能推广到其他生活在雪地环境中的动物身上——我们已经在猞猁和雪豹身上证明了这种方法的有效性。”
