利用空气中的DNA监测昆虫的生物多样性

　　

   

   

该空气采样器用于野外采集昆虫的eDNA。它的工作原理是吸入空气并在水中旋转，空气中的颗粒会被捕获。

隆德大学的科学家们首次发现，在空气中检测昆虫的DNA是可能的。利用瑞典三个地点的空气，可以识别出85种昆虫的DNA。这为探索一种全新的方式来监测陆地生物多样性提供了空间。

目前在ETH Zürich工作的Fabian Roger博士将在12月13日至15日的“跨边界生态”(Ecology Across Borders)大会上通过在线海报展示这些初步结果。

被发现的昆虫包括许多重要种类，如蜜蜂、飞蛾、苍蝇、甲虫、黄蜂和蚂蚁。这项研究不仅发现了昆虫存在的证据，还发现了许多脊椎动物物种，包括鸟类、哺乳动物和一些家养物种。

在许多地区，昆虫正在以惊人的速度减少，但我们对现有物种的数量也知之甚少。据估计，地球上550万种昆虫中，我们已经描述了100万种。这意味着开发有效的方法来监测生物多样性至关重要。

Fabian Roger说:“面对生物多样性危机，我们迫切需要关于物种现状和分布的更好信息。我们的研究证明，我们可以从自然条件下收集的空气中检测昆虫和脊椎动物的DNA。这为物种监测和检测打开了许多令人兴奋的可能性，这可以让我们在大空间和时间尺度上全面监测生物多样性。”

从空气中采集DNA比传统的采样方法更有好处。昆虫通常被用不适陷阱取样，这将导致这些生物的死亡。其他方法，如横断面行走和诱捕蛾，需要分类学专业知识，通常集中在较大种类的昆虫。DNA元编码方法意味着可以从单个样本中检测到多个物种。因此，空气中的DNA元编码将加快采样速度，并允许科学家扩大生物多样性调查——所有这些都不会伤害生活在那里的物种。

在这项研究中，当研究人员将调查结果与传统调查结果进行比较时，他们发现在检测到的物种中有一些重叠。有些物种用传统方法无法检出，也有许多物种用空气DNA法无法检出。例如，研究人员在陷阱中发现了48种蛾子，通过eDNA发现了9种蛾子，其中4种有重叠。由于尚处于起步阶段，研究人员对如何改进这一技术有很多想法，并且相信空气中的DNA元编码可以成为生物多样性监测的一个强大工具。

费边补充说:“考虑到我们在监测地球上数百万物种方面面临的巨大挑战，这绝对是一个所有人都参与的局面，不同的方法可以互补各自的优缺点。”

环境DNA或eDNA的开发是一项令人兴奋的新技术，为生物多样性监测提供了更快速、更灵敏和更强大的工具。它已经被生态顾问普遍用于大冠蝾螈的调查，但迄今为止大部分研究都集中在水生生态系统。

接下来，科学家们将优化方法，以提高空气中DNA元组编码的可靠性。他们还需要更深入地了解DNA是如何在空气中移动的。幸运的是，气象学家和气溶胶科学家已经研究了几十年的空气粒子运动，为加速这项工作提供了大量的专业知识。令人兴奋的是，该方法也有潜力检测入侵物种，甚至早期检测疾病媒介。

“在探索细菌、花粉或孢子以外的空气环境DNA方面，我们正处于起步阶段——即便如此，我们也只是触及到了表面。第一个挑战将是优化取样和分子方法，以提高灵敏度和实现更可靠的检测。然后我们需要了解空气中的eDNA是如何产生、运输和降解的。法比安·罗杰(Fabian Roger)说，他接着补充道:“仅仅因为它不能完全发挥作用，并不意味着它永远不会发挥作用，它的潜力是巨大的。”