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空气中的昆虫 图片来源：原文
十年前 ， 世界各地的生物学家和自然历史学家提出了雄心勃勃的目标——创立地球生物多样性的清单 ， 因为他们认为未知的物种是无法保护的 。 一些预测甚至表明 ， 只有四分之一的地球物种被科学记录 ， 这在灭绝率上升的情况下引起了人们对大局的担忧 。
随着这些项目以及物种收集和鉴定的艰苦工作逐渐展开 ， 一种新的捕获和测定地球上未知物种DNA的方法出现了 ， 即从空气中获取物种的DNA 。 该方法对生物体脱落细胞中的遗传物质或其环境DNA（eDNA）进行测序 ， 非常适用于对昆虫的采样 。 和传统的采样方法相比 ， 它成本更低、速度更快 ， 并且可以一次捕获多个物种的数据 ， 同时不对物种造成伤害 。
DNA片段 图片来源：pixabay
在近期开展的生态跨界会议（the Ecology Across Borders conference）中 ， 一张新海报展示了一项概念验证工作及其工作原理 。 在瑞典隆德大学担任博士后研究员期间 ， Fabian Roger使用市售的液体旋风装置来收集空气样本 ， 该装置通过抽入空气到充满液体的管中 ， 从而捕获先前存在于空气中的DNA片段 。 他在瑞典南部的三个地点收集了空气样本 ， 同时他还使用传统采样方法来调查昆虫种类以进行比较 。
随后 ， Roger和他的同事从样本中提取了DNA片段 ， 用于后续的扩增和测序 。 他们利用元编码技术来识别分类群 ， 该技术能够从单个样本的基因片段中同时识别出多种物种 。 结果表明 ， 被鉴定的物种在科学上都有记录 。 这项新工作是为了证明从空气样本中捕获DNA来调查昆虫种类的可行性 。
他们发现了85种物种的DNA ， 包括蝴蝶、甲虫、蚂蚁、苍蝇及其近亲 。 他们还发现了九种青蛙、鸟类和其他脊椎动物 。 一些鉴定结果与传统的调查结果相符 ， 但eDNA方法存在捕获分析不全的问题 。 例如 ， 在传统捕获方法获得的样本中发现了48种飞蛾 ， 但空气采样方法仅发现了9种 。 这项工作尚未经过同行评审 。
【空气中的DNA可以记录我们周围隐藏的昆虫】Roger现在在瑞士苏黎世理工学院工作 ， 他在监测水生生态系统的新物种时受到启发 ， 开始尝试在空气中对eDNA进行采样 。 他说：“我突然意识到 ， 要获得良好的生物量数据是多么困难 。 最近的研究表明 ， 昆虫生物量减少了70% ， 但我们的数据非常匮乏 。 ”他知道一些昆虫学家已经在土壤中检测到昆虫的eDNA 。 他推断 ， 如果昆虫的DNA最终出现在陆地上 ， 那么它可能开始于其他地方 ， 比如陆地上方的空气 。
研究人员估计 ， 科学家仅正式记录了550万种昆虫物种中的100万种 。 丹麦哥本哈根大学进化基因组学研究员Kristine Bohmann说 ， 在空气中监测物种生物多样性是一项令人兴奋的研究发现 ， 这可以加快物种保护工作进程 。 她没有参与这项新研究 ， 但她最近在哥本哈根动物园对空气中哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物的环境DNA进行了研究 。
土壤中的昆虫 图片来源：pixabay
Bohmann认为现在是时候让环境DNA研究接受空气这种新的基质 。 她补充说 ， 她已经在粪便样本上研究了eDNA ， 其他人还研究了土壤、水甚至花朵来识别授粉物种 。 “我们在开发新技术并确保它们的可靠性方面已经做了很多工作 ， 所以看到结果真是太棒了 。 我们以前为什么没有想过这个问题呢？”
Bohmann补充说 ， 在监测昆虫时 ， 找到一种不需要伤害评估对象的方法尤为重要 。 一些DNA捕获方法通常涉及捕捉和挤压物种以产生昆虫混合物 ， 对昆虫造成了伤害 。
加拿大约克大学的分子生态学家Elizabeth Clare从事过类似的空气采样研究 ， 她认为一些eDNA分析和空气采样问题仍然存在 。 首先 ， 目前还不清楚一只昆虫的DNA在空气中可以持续存在多长时间 。 研究人员监测到的是最近出现的昆虫还是几个月前出现的？研究发现 ， 在生物体死亡后 ， 永久冻土中的DNA可完整保存至上万年 。 但在其他条件下 ， 例如当暴露于太阳的紫外线辐射时 ， DNA可能会迅速分解 。
Clare说 ， 在河流和湖泊等水生环境中 ， DNA可以附着在沉积物上 ， 在之后的某个时间点随着水流波动而发生变化 。 “我想类似的事情可能也发生在陆地上 ， DNA存在于土壤中 ， 当土壤被翻动时 ， DNA就会被雾化 。 因此 ， 我们真的不知道那些eDNA是来自几分钟、几小时还是几十年前出现的昆虫 。 ”
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