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天空才是極限:基于空氣中的DNA 監(jiān)測昆蟲多樣性

來源:北京朗璽數(shù)據(jù)有限公司   2022年03月23日 11:38  

 

昆蟲,作為地球上已知物種中最大的類群,歲月滄桑,它們雖然古老,但是一直與時俱進,身體也在不斷特化,*的生活環(huán)境,使得昆蟲們走向了不同的演化道路:鞘翅目堅硬的鞘翅、鱗翅目華麗的鱗粉、膜翅目鋒利的蟄針和社會性、雙翅目的平衡棒、半翅目臭名昭著的臭腺、直翅目強有力的跳躍足都令昆蟲學(xué)家無法自拔(圖1)。據(jù)估計,世界上現(xiàn)存550萬種昆蟲,雖然不斷有新種被昆蟲學(xué)家們發(fā)現(xiàn),但目前被報道出來的昆蟲只有100萬種,仍有很多物種尚未被發(fā)現(xiàn)就已經(jīng)滅絕。這無疑令昆蟲學(xué)家和愛好者們心痛惋惜。

2021年12月,來自瑞典德隆大學(xué)的調(diào)查團隊使用環(huán)境DNA(eDNA)技術(shù)通過空氣DNA檢測昆蟲多樣性(圖2)。作為瑞典的學(xué)府,德隆大學(xué)世界,他們的這一發(fā)現(xiàn)立刻引起了歐洲生態(tài)學(xué)家及昆蟲學(xué)家的廣泛關(guān)注。他們通過在瑞典的三個采樣點富集空氣,成功識別出了85種昆蟲DNA。其中包括許多重要類群,如鞘翅目 的甲蟲、膜翅目的蜜蜂、黃蜂、螞蟻、雙翅目的蒼蠅以及鱗翅目的蛾類。此研究不單證實了這類昆蟲的存在,而且檢測出了許多脊椎動物,如鳥類、哺乳動物和一些家養(yǎng)物種。這一發(fā)現(xiàn)為全球生物多樣性觀測提供了一種全新的方式。

傳統(tǒng)的采樣方法(主要適用于大型昆蟲的采集)需要采樣人員具有專業(yè)的分類學(xué)知識,且操作不當還會導(dǎo)致昆蟲的傷亡。而DNA宏條形碼技術(shù)不但對采樣人員的專業(yè)背景要求較低,而且可以從單個樣本中檢測到多個物種。

此外,當研究人員將環(huán)境DNA(eDNA)調(diào)查結(jié)果與傳統(tǒng)方法調(diào)查結(jié)果對比發(fā)現(xiàn),有些物種用兩種方法均可檢出,有些物種僅在其中一種方法中成功被檢出。例如,研究人員使用傳統(tǒng)方法發(fā)現(xiàn)了48種鱗翅目的蛾類,用eDNA技術(shù)發(fā)現(xiàn)了9種,其中有4種與傳統(tǒng)調(diào)查結(jié)果相重合。

因此,為更好地應(yīng)對全球生物多樣性危機,我們需要將多種方法協(xié)同使用,實現(xiàn)優(yōu)劣互補,同時不斷改進新技術(shù)。

環(huán)境DNA(eDNA)技術(shù)的開發(fā)為更快速、更靈敏的生物多樣性監(jiān)測提供了可能。目前,eDNA技術(shù)已經(jīng)被生態(tài)學(xué)家用于大冠蠑螈Triturus cristatus的調(diào)查(圖3)。但迄今為止,大部分的eDNA研究都集中在水生生態(tài)系統(tǒng)中。雖然環(huán)境DNA空氣采集法尚處于起步階段,但研究人員堅信這一技術(shù)可以為全球生物多樣性監(jiān)測提供強有力的支持。

接下來,科學(xué)家們將對eDNA技術(shù)進行優(yōu)化,以進一步提高空氣中DNA宏條形碼數(shù)據(jù)的準確性及檢測的靈敏度,進而深入了解DNA在空氣中的移動機制。值得一提的是,該方法也可用于入侵物種的檢測,甚至是疾病媒介的早期檢測。

 

   

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