科學(xué)家開發(fā)出可保存高質(zhì)量DNA的昆蟲野外監(jiān)測裝置

你在野外見到過這種裝滿了小蟲子的收集設(shè)備嗎？注意，你可能正與一項科學(xué)發(fā)明擦肩而過！

昆蟲，是地球上最為繁盛，進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(tài)中十分重要的角色。通過研究某地的昆蟲時空變化、分布格局變化以及對其進化機制進行研究，可有助于了解環(huán)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(huán)。

采樣，是昆蟲學(xué)研究中十分關(guān)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(jīng)之路上，昆蟲從窗戶飛入，在撞擊到后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(zhì)用以保存昆蟲樣本。這種裝置可以實現(xiàn)高效、大量地采集，同時十分便攜和節(jié)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，雨水也會順著窗口進入收集器中，稀釋掉底部的防腐溶液，導(dǎo)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(qū)，水分侵入導(dǎo)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，后續(xù)就無法進行分子生物檢測，完成DNA測序等相關(guān)工作，對于昆蟲的系統(tǒng)學(xué)、生理學(xué)、生態(tài)學(xué)的研究也都會受限于此。

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質(zhì)量保存。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(jiān)測，中國科學(xué)院動物研究所、韓國首爾大學(xué)、英國帝國理工大學(xué)和英國自然歷史博物館等機構(gòu)，共同開發(fā)了一款名為“WET”的昆蟲野外檢測裝置。

WET裝置，全稱Water-ExclusionTrap，該裝置外表和現(xiàn)有的誘捕器十分相似，內(nèi)部則做了改進。常規(guī)的收集裝置，窗口下方就是保存介質(zhì)，盡管昆蟲能夠直接落入介質(zhì)中，外部雨水同樣也會進入到介質(zhì)中。而WET將原本的收集瓶設(shè)計改為了雙層瓶設(shè)計，內(nèi)瓶導(dǎo)流雨水，外瓶收集昆蟲。設(shè)計在內(nèi)瓶上方增添了一層濾網(wǎng)，昆蟲落入WET后，會在濾網(wǎng)上移動，直到抵達(dá)外瓶位置才會落入其中，而雨水則會直接從內(nèi)層瓶的濾網(wǎng)通過，無法進入到昆蟲樣品儲存的外瓶位置。

通過這一看似簡單的設(shè)計，大大提高了昆蟲樣本的完整程度，DNA質(zhì)量也明顯優(yōu)于傳統(tǒng)誘捕裝置。而且WET裝置可通過3D進行打印，制作成本上也十分低廉，有助于大面積、快速推廣。它的問世，為昆蟲多樣性監(jiān)測、分子生物檢測和其他基于DNA技術(shù)的研究都提供了有力支持。

本文為科普中國-星空計劃作品

出品｜中國科協(xié)科普部

監(jiān)制｜中國科學(xué)技術(shù)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

審核丨陶寧 中科院生物物理研究所副研究員