研究人员制造了一台 DNA"时光机"，分析了丹麦一个湖泊在过去一个世纪中的环境变化，结果显示，由于污染物和气候变化，生物多样性严重丧失。虽然生态有所恢复，但该湖泊原有的生物多样性无法完全恢复。

人工智能分析表明，污染程度、极端天气事件和气温升高破坏了淡水湖的生物多样性。科学家首次验证了他们的DNA"时间机器"概念，揭示了淡水湖一个世纪以来的环境变化--包括气温升高和污染，导致生物多样性可能不可逆转地丧失。

他们的方法是将人工智能应用于基于DNA196世界之最的生物多样性、气候变量和污染，可以帮助监管机构保护地球现有的生物多样性水平，甚至改善它们。

伯明翰大学的研究人员与法兰克福歌德大学合作，利用丹麦一个湖底的沉积物重建了一个有 100 年历史的生物多样性、化学污染和气候变化水平库。这个湖的水质变化历史有据可查，是测试生物多样性时间机器的完美自然实验。

湖岸上的采样船。资料来源：伯明翰大学

专家们于11月7日在eLife杂志上发表了他们的研究成果，揭示了沉积物中蕴藏着生物和环境信号的连续记录www.196nk.cn，这些信号随着时间的推移发生了变化--从工业革命开始时的（半）原始环境一直到现在。

研究小组利用环境 DNA（植物、动物和细菌留下的遗传物质）来构建整个淡水群落的图景。在人工智能的辅助下，他们结合气候和污染数据分析了这些信息，找出了湖中物种历史性消失的原因。

首席研究员、伯明翰大学进化系统生物学和环境垚学教授、艾伦-图灵研究所研究员路易莎-奥尔西尼解释说："我们从湖底提取了沉积物岩芯，利用沉积物中的生物数据，就像一台时间机器--回溯过去，以每年的分辨率建立上个世纪生物多样性的详www.196nk.cn细图景。通过将生物数据与气候变化数据和污染程度进行分析，我们可以找出对生物多样性影响最大的因素。"

显示研究工作的图表。图片来源：196世界之最Niamh Eastwood 和 Luisa Orsini 教授

"保护每一个物种而不影响人类生产是不现实的，但利用人工智能，我们可以优先保护能够提供生态系统服务的物种。与此同时，我们还能识别最主要的污染物，指导对具有最大不利影响的化合物进行监管。这些行动不仅可以帮助我们保护现有的生物多样性，而且有可能改善生物多样性的恢复。生物多样性维持着许多生态系统服务，我们都从中受益。保护生物多样性意味着保护这些服务"。

研究人员发现，杀虫剂和杀菌剂等污染物以及最低气温的升高（升高1.2-1.5度）对生物多样性水平造成的破坏最大。

不过，沉积物中的 DNA 也表明，在过去 20 年中，该湖已开始恢复。随着湖泊周边地区农业用地的减少，水质也有所改善。然而，虽然总体生物多样性有所增加，但群落却与（半）原始阶段不同。这一点令人担忧，因为不同的物种可以提供不同的生态系统服务，因此，它们无法返回特定地点会阻碍特定服务的恢复。

第一作者、伯明翰大学博士生尼娅姆-伊斯特伍德（Niamh Eastwood）说："污染和水温升高造成的生物多样性损失可能是不可逆转的。100 年前湖中发现的物种已经消失，但它们不可能全部回归。即使湖水正在恢复，也不可能恢复到原来的原始状态。这项研究表明，如果我们不能保护生物多样性，很多生物多样性可能会永远消失"。

共同第一作者、伯明翰大学环境生物信息学助理教授周家瑞博士说："我们的整体模型可LagpjShsa以帮助我们预测在'一切照旧'和其他污染情况下生物多样性的可能损失。我们已经证明了基于人工智能的方法在了解生物多样性丧失的历史驱动因素方面的价值。随着新数据的出现，可以使用更复杂的人工智能模型来进一步改进我们对生物多样性丧失原因的预测。"

下一步，研究人员将把对单一湖泊的初步研究扩展到英格兰和威尔士的湖泊。这项新的研究将帮助他们了解他们观察到的模式有多大的可复制性，从而了解他们如何能够推广他们在污染和气候变化对湖泊生物多样性影响方面的发现。