本文承諾：在文章撰寫過程中，沒有任何蟲子受到傷害，但人類的心靈就不一定了。我大概會(huì)永遠(yuǎn)記得那個(gè)秋天的上午：我走進(jìn)辦公室，像往常一樣給自己泡了杯茶，一些茶葉碎在水面上漂了起來。喝了一口之后，我注意到水面上的一片碎屑的形狀不太妙：棕褐色、分節(jié)、長(zhǎng)毛。憑借我淺薄的昆蟲學(xué)知識(shí)，這大概是節(jié)肢動(dòng)物門、昆蟲綱、蜚蠊目某只不幸個(gè)體的一條附肢——說得更直白一些，這是一條蟑螂腿。在食物中吃出蟲子或許是所有人都會(huì)經(jīng)歷的事情。事實(shí)上，食物中蟲子碎片的豐富程度基本超越了你的想象。以美國(guó)食品和藥品監(jiān)督管理局（FDA）的標(biāo)準(zhǔn)為例，平均每100克巧克力中，只要蟲子碎片的數(shù)量低于60個(gè)就算合格。除此之外，更讓人無法注意到的，是食物中另一種看不見的蟲子痕跡——在最近發(fā)表于《生物學(xué)通訊》的一項(xiàng)研究中，研究者在一個(gè)綠茶茶包內(nèi)，檢測(cè)出了400多種蟲子的DNA。圖片來源：Food Defect Levels Handbook/FDA嚴(yán)格意義上的昆蟲只包括節(jié)肢動(dòng)物門昆蟲綱內(nèi)的物種，我們常說的許多“蟲子”（例如蜘蛛和蝎子）都不在此列。本文主要討論陸地節(jié)肢動(dòng)物種群的多樣性，因此文中的“昆蟲”泛指通俗意義上的，容易令部分人群毛骨悚然的“蟲子”們。
DNA隨風(fēng)飄逝
首先，你可以放心，這項(xiàng)研究找到的是蟲子的DNA，并不代表茶包里有400種蟲子的碎片——至少不是那種肉眼可見，會(huì)導(dǎo)致心理或生理不適的蟲子碎片。曾有研究推測(cè)，一個(gè)人平均每小時(shí)會(huì)脫落大約20 000 000個(gè)皮膚細(xì)胞，其中包含了巨量的DNA片段。其他生物也是一樣：即使是一只非常小的昆蟲，一生中也在不斷將富含DNA的外殼、唾液、血淋巴（蟲子的“血液”）甚至糞便排放到它生活的地方，這些DNA碎片會(huì)分散在水、土壤甚至空氣中，被稱為環(huán)境DNA（eDNA）。研究者在樹懶附近收集空氣樣本（圖片來源：Christian Bendix）這些“隨地亂扔”的DNA徹底改變了生態(tài)學(xué)家監(jiān)測(cè)和追蹤野生動(dòng)物的方式。研究者不需要苦苦蹲守在監(jiān)控前，而是可以通過環(huán)境采樣發(fā)現(xiàn)動(dòng)物生活的痕跡。今年早些時(shí)候，丹麥哥本哈根大學(xué)的研究者曾在哥本哈根動(dòng)物園的3個(gè)不同地點(diǎn)分別采集了幾十份空氣樣本，從中檢測(cè)到了49個(gè)物種的eDNA。其中不僅識(shí)別出了動(dòng)物園內(nèi)飼養(yǎng)的動(dòng)物，還檢測(cè)到了在動(dòng)物園附近生活的野生動(dòng)物，甚至還有動(dòng)物的食材——例如雞肉和牛肉——的DNA碎片。而這次研究者在茶包里發(fā)現(xiàn)的，也正是蟲子的eDNA。看到蟲子
亨里克·克雷溫克爾（Henrik Krehenwinkel）是德國(guó)特里爾大學(xué)（University of Trier）的遺傳生態(tài)學(xué)家，從本科時(shí)開始，克雷溫克爾就對(duì)昆蟲很感興趣，尤其是它們?nèi)绾我蛉祟惖挠绊懚兓Ｒ呀?jīng)有大量研究發(fā)出過警告，昆蟲的多樣性和數(shù)量都在加速減少，這可能會(huì)導(dǎo)致無法估量的生態(tài)災(zāi)難。與此同時(shí)，也有許多研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們想更精確地預(yù)測(cè)昆蟲數(shù)量的變化趨勢(shì)時(shí)，卻缺少長(zhǎng)期數(shù)據(jù)作為支撐。事實(shí)上，這與昆蟲生態(tài)學(xué)的研究方法息息相關(guān)。在克雷溫克爾上學(xué)時(shí)，想要了解一個(gè)地區(qū)的昆蟲種群，通常需要采取被動(dòng)采樣的方法，例如設(shè)置一個(gè)誘捕器，把蟲子“騙進(jìn)來”研究。問題在于，無論研究者采取怎樣的誘捕方法，通常都只能窺探到某個(gè)特定類群的昆蟲，很難一次獲取當(dāng)?shù)厮欣ハx種群的數(shù)據(jù)。一種常見的昆蟲誘捕裝置（圖片來源：Caspar A. Hallmann et al., 2017)另一個(gè)麻煩的地方在于，昆蟲與植物互動(dòng)的方式多種多樣，也許是食用、授粉或是在植物上“安家”，但無論是哪一種關(guān)系，誘捕器都很難告訴我們。因此，包括克雷溫克爾在內(nèi)的生態(tài)學(xué)家對(duì)eDNA抱有很大期望。理論上講，節(jié)肢動(dòng)物在葉片表面留下的咀嚼痕跡或是糞便中，應(yīng)當(dāng)保存了大量的DNA碎片。茶包里的生態(tài)故事
在德國(guó)特里爾，有一個(gè)植物標(biāo)本庫(kù)。在35年來，這里的管理員致力于收集德國(guó)各類植物的標(biāo)本?？死诇乜藸栭_始思考，是否有可能從這些標(biāo)本上提取到節(jié)肢動(dòng)物的DNA。一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試就給出了答案：這些樣本完美地留下了節(jié)肢動(dòng)物的DNA碎片，甚至足夠研究者重建過去35年來德國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)中昆蟲群落的變化。這樣的成果的確有些出乎克雷溫克爾預(yù)料。畢竟已經(jīng)過去了35年，如果是在室外，葉片上的DNA碎片會(huì)很容易被紫外線分解或是被雨水沖刷掉。他推測(cè)，這可能是因?yàn)橹参飿?biāo)本儲(chǔ)存在干燥和黑暗的環(huán)境中，讓DNA可以比較穩(wěn)定地保存下來。這讓克雷溫克爾想起了另一種同樣儲(chǔ)存在干燥、黑暗條件下的植物制品——茶。相比植物標(biāo)本庫(kù)的標(biāo)本，茶葉的獲取難度瞬間降低了——研究團(tuán)隊(duì)幾乎是隨便在當(dāng)?shù)爻匈I了幾十個(gè)茶包，包括不同品牌的兩種綠茶和一種花茶。與典型的eDNA檢測(cè)過程不同，研究者并沒有清洗植物材料（或者也可以說是泡茶？）并過濾浸泡液中的DNA顆粒，而是直接嘗試從茶葉碎中提取DNA。當(dāng)然，其中絕大多數(shù)DNA都來自植物自身，但研究者利用昆蟲與植物DNA的一個(gè)關(guān)鍵序列差異，識(shí)別出了其中非常少量的來自昆蟲的DNA。在所有的40個(gè)茶葉樣本中，總計(jì)回收了3264種節(jié)肢動(dòng)物的DNA片段，覆蓋了3個(gè)綱、22個(gè)目的1279個(gè)物種。僅僅在100毫克的綠茶樣品中，就識(shí)別出了400多種節(jié)肢動(dòng)物的DNA痕跡，蜘蛛、蟑螂、螨蟲、蒼蠅、蝴蝶、螳螂等等都有。說實(shí)話，克雷溫克爾也被這樣的數(shù)字驚呆了。他和同事懷疑，是茶葉的加工方式導(dǎo)致了這種驚人的多樣性——當(dāng)茶葉被磨碎時(shí)，來自整個(gè)種植地區(qū)的DNA被混合在了一起。換句話說， 從一個(gè)小小的茶包里，我們也許能一窺整片茶田的昆蟲生態(tài)。喂！三點(diǎn)幾嚟，做*啊做！觀察茶田生態(tài)系統(tǒng)先啦！每一個(gè)茶包里也許都包含著一段當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的故事。無論是從博物館里的植物樣本，還是從茶包里的茶葉碎片，研究者都希望能夠閱讀出更多關(guān)于昆蟲的重要信息——你或許不喜歡它們，但它們?cè)诳床灰姷牡胤街沃覀兯囈陨娴纳鷳B(tài)系統(tǒng)。關(guān)于對(duì)這項(xiàng)研究的感想，這里摘錄一段《科學(xué)家》（The Scientist）雜志與研究者的采訪：
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