今天小编分享的科学经验:科学家开发出可保存高质量DNA的昆虫野外监测装置,欢迎阅读。
你在野外见到过这种装满了小虫子的收集设备吗?注意,你可能正与一项科学发明擦肩而过!
昆虫,是地球上最为繁盛,进化最为多样化的动物类群,无论是讨厌的蚊子、苍蝇、蟑螂,还是有益的蜜蜂,美丽的蝴蝶,昆虫无处不在,更是地球生态中十分重要的角色。通过研究某地的昆虫时空变化、分布格局变化以及对其进化机制进行研究,可有助于了解环保、气候等多方面的研究问题,也是全球生物多样性研究十分重要的一环。
采样,是昆虫学研究中十分关键的一步。过去常用的采样装置主要是窗式诱捕器,它通常被布置在昆虫的必经之路上,昆虫从窗户飞入,在撞击到后壁时跌落进入底部收集器中,收集器中往往放置有乙醇、丙醇等介质用以保存昆虫样本。这种装置可以实现高效、大量地采集,同时十分便携和节省人力。
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但窗式诱捕器也存在着一个致命的问题——不防水。降雨时,雨水也会顺着視窗进入收集器中,稀释掉底部的防腐溶液,导致其中的昆虫样本 DNA 降解,此外,夜间的冷凝水、高湿度的空气等都会对昆虫样本的保存带来影响。尤其是在降雨频繁的热带地区,水分侵入导致的 DNA 降解对样本收集带来了很大的影响。
而收集不到完整的 DNA,后续就无法进行分子生物检测,完成 DNA 测序等相关工作,对于昆虫的系统学、生理学、生态学的研究也都会受限于此。
为了克服这一问题,以往的研究往往采取提高采样频率、或多次更换纯酒精等方式,即便如此,昆虫 DNA 依然无法获得长期的高质量保存。为了更好地解决这一问题,更好地对全球昆虫多样性进行监测,中国科学院动物研究所、韩国首尔大学、英国帝国理工大学和英国自然历史博物馆等机构,共同开发了一款名为 "WET" 的昆虫野外检测装置。
WET 装置,全称 Water-Exclusion Trap,该装置外表和现有的诱捕器十分相似,内部则做了改进。常规的收集装置,視窗下方就是保存介质,尽管昆虫能够直接落入介质中,外部雨水同样也会进入到介质中。而 WET 将原本的收集瓶设计改为了双层瓶设计,内瓶导流雨水,外瓶收集昆虫。设计在内瓶上方增添了一层滤网,昆虫落入 WET 后,会在滤网上移动,直到抵达外瓶位置才会落入其中,而雨水则会直接从内层瓶的滤网通过,无法进入到昆虫样品储存的外瓶位置。
通过这一看似简单的设计,大大提高了昆虫样本的完整程度,DNA 质量也明显优于传统诱捕装置。而且WET 装置可通过 3D 进行打印,制作成本上也十分低廉,有助于大面积、快速推广。它的问世,为昆虫多样性监测、分子生物检测和其他基于 DNA 技术的研究都提供了有力支持。
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本文为科普中国 - 星空计划作品
出品|中国科协科普部
监制|中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
作者丨施南平 科普作者
审核丨陶宁 中科院生物物理研究所 副研究员
责编丨钟艳平 祁媛(实习生)
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