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天空才是极限:基于空气中的DNA 监测昆虫多样性

发布时间:2022-03-23      点击次数:279

 

昆虫,作为地球上已知物种中最大的类群,岁月沧桑,它们虽然古老,但是一直与时俱进,身体也在不断特化,*的生活环境,使得昆虫们走向了不同的演化道路:鞘翅目坚硬的鞘翅、鳞翅目华丽的鳞粉、膜翅目锋利的蛰针和社会性、双翅目的平衡棒、半翅目臭名昭著的臭腺、直翅目强有力的跳跃足都令昆虫学家无法自拔(图1)。据估计,世界上现存550万种昆虫,虽然不断有新种被昆虫学家们发现,但目前被报道出来的昆虫只有100万种,仍有很多物种尚未被发现就已经灭绝。这无疑令昆虫学家和爱好者们心痛惋惜。

2021年12月,来自瑞典德隆大学的调查团队使用环境DNA(eDNA)技术通过空气DNA检测昆虫多样性(图2)。作为瑞典的学府,德隆大学世界他们的这一发现立刻引起了欧洲生态学家及昆虫学家的广泛关注。他们通过在瑞典的三个采样点富集空气,成功识别出了85种昆虫DNA。其中包括许多重要类群,如鞘翅目 的甲虫、膜翅目的蜜蜂、黄蜂、蚂蚁、双翅目的苍蝇以及鳞翅目的蛾类。此研究不单证实了这类昆虫的存在,而且检测出了许多脊椎动物,如鸟类、哺乳动物和一些家养物种。这一发现为全球生物多样性观测提供了一种全新的方式。

传统的采样方法(主要适用于大型昆虫的采集)需要采样人员具有专业的分类学知识,且操作不当还会导致昆虫的伤亡。而DNA宏条形码技术不但对采样人员的专业背景要求较低,而且可以从单个样本中检测到多个物种。

此外,当研究人员将环境DNA(eDNA)调查结果与传统方法调查结果对比发现,有些物种用两种方法均可检出,有些物种仅在其中一种方法中成功被检出。例如,研究人员使用传统方法发现了48种鳞翅目的蛾类,用eDNA技术发现了9种,其中有4种与传统调查结果相重合。

因此,为更好地应对全球生物多样性危机,我们需要将多种方法协同使用,实现优劣互补,同时不断改进新技术。

环境DNA(eDNA)技术的开发为更快速、更灵敏的生物多样性监测提供了可能。目前,eDNA技术已经被生态学家用于大冠蝾螈Triturus cristatus的调查(图3)。但迄今为止,大部分的eDNA研究都集中在水生生态系统中。虽然环境DNA空气采集法尚处于起步阶段,但研究人员坚信这一技术可以为全球生物多样性监测提供强有力的支持。

接下来,科学家们将对eDNA技术进行优化,以进一步提高空气中DNA宏条形码数据的准确性及检测的灵敏度,进而深入了解DNA在空气中的移动机制。值得一提的是,该方法也可用于入侵物种的检测,甚至是疾病媒介的早期检测。