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科學家開發出可保存高品質DNA的昆蟲野外監測裝置

2024-01-17辟謠

你在野外見到過這種裝滿了小蟲子的收集裝置嗎?註意,你可能正與一項科學發明擦肩而過!

昆蟲,是地球上最為繁盛,前進演化最為多樣化的動物類群,無論是討厭的蚊子、蒼蠅、蟑螂,還是有益的蜜蜂,美麗的蝴蝶,昆蟲無處不在,更是地球生態中十分重要的角色。透過研究某地的昆蟲時空變化、分布格局變化以及對其前進演化機制進行研究,可有助於了解環保、氣候等多方面的研究問題,也是全球生物多樣性研究十分重要的一環。

采樣,是昆蟲學研究中十分關鍵的一步。過去常用的采樣裝置主要是窗式誘捕器,它通常被布置在昆蟲的必經之路上,昆蟲從窗戶飛入,在撞擊到後壁時跌落進入底部收集器中,收集器中往往放置有乙醇、丙醇等介質用以保存昆蟲樣本。這種裝置可以實作高效、大量地采集,同時十分便攜和節省人力。

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但窗式誘捕器也存在著一個致命的問題——不防水。降雨時,雨水也會順著視窗進入收集器中,稀釋掉底部的防腐溶液,導致其中的昆蟲樣本DNA降解,此外,夜間的冷凝水、高濕度的空氣等都會對昆蟲樣本的保存帶來影響。尤其是在降雨頻繁的熱帶地區,水分侵入導致的DNA降解對樣本收集帶來了很大的影響。

而收集不到完整的DNA,後續就無法進行分子生物檢測,完成DNA測序等相關工作,對於昆蟲的系統學、生理學、生態學的研究也都會受限於此。

為了克服這一問題,以往的研究往往采取提高采樣頻率、或多次更換純酒精等方式,即便如此,昆蟲DNA依然無法獲得長期的高品質保存。為了更好地解決這一問題,更好地對全球昆蟲多樣性進行監測,中國科學院動物研究所、南韓首爾大學、英國帝國理工大學和英國自然歷史博物館等機構,共同開發了一款名為「WET」的昆蟲野外檢測裝置。

WET裝置,全稱Water-Exclusion Trap,該裝置外表和現有的誘捕器十分相似,內部則做了改進。常規的收集裝置,視窗下方就是保存介質,盡管昆蟲能夠直接落入介質中,外部雨水同樣也會進入到介質中。而WET將原本的收集瓶設計改為了雙層瓶設計,內瓶導流雨水,外瓶收集昆蟲。設計在內瓶上方增添了一層濾網,昆蟲落入WET後,會在濾網上移動,直到抵達外瓶位置才會落入其中,而雨水則會直接從內層瓶的濾網透過,無法進入到昆蟲樣品儲存的外瓶位置。

透過這一看似簡單的設計,大大提高了昆蟲樣本的完整程度,DNA品質也明顯優於傳統誘捕裝置。而且WET裝置可透過3D進行打印,制作成本上也十分低廉,有助於大面積、快速推廣。它的問世,為昆蟲多樣性監測、分子生物檢測和其他基於 DNA 技術的研究都提供了有力支持。

策劃制作

本文為科普中國-星空計劃作品

出品|中國科協科普部

監制|中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

作者丨施南平 科普作者

稽核丨陶寧 中科院生物物理研究所 副研究員

責編丨鐘艷平 祁媛(實習生)