茶葉與昆蟲(chóng)的互動(dòng)痕跡
在一片綠油油的茶園里，一只正在授粉的蜜蜂停一在一株茶樹(shù)上；在它不遠(yuǎn)處，還有一只正在偷偷啃食翠綠茶葉的毛毛蟲(chóng)，它正打算在這里“安營(yíng)扎寨”結(jié)成繭；再往旁邊看看，你會(huì)看見(jiàn)一只蜘蛛正在辛勤織網(wǎng)……待到恰好的時(shí)節(jié)，這些茶葉會(huì)被采摘，在經(jīng)過(guò)烘焙、搗碎等一系列工序后，被裝進(jìn)茶包送到商店，最后被你買(mǎi)回家中。
如果茶包里的茶葉會(huì)說(shuō)話(huà)，或許它們能告訴你，曾有多少昆蟲(chóng)在它們身上駐足停留過(guò)。讓你知道在這杯即將被你飲下的茶里，殘留著多少蟲(chóng)子的足跡。
我們似乎很難非常具體地知道，發(fā)生在動(dòng)物和植物之間的互動(dòng)。的確，許多這樣的互動(dòng)是難以被記錄的，這樣的研究需要投入大量的時(shí)間和精力。最近，一組德國(guó)的生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種可用來(lái)揭示這種互動(dòng)的新方法。
在一項(xiàng)新發(fā)表于《生物學(xué)快報(bào)》上的研究中，研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告了他們通過(guò)對(duì)干燥的茶葉和草本植物進(jìn)行環(huán)境DNA（eDNA）測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了超過(guò)1200種不同節(jié)肢動(dòng)物物種的痕跡。
在干燥的茶包里尋找eDNA
節(jié)肢動(dòng)物是多樣化程度最高的一類(lèi)動(dòng)物種群，作為傳粉者、獵物和生物防治劑，它們對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)的功能都至關(guān)重要。根據(jù)近年的報(bào)告記錄表明，昆蟲(chóng)數(shù)量正在下降，因此對(duì)節(jié)肢動(dòng)物群落進(jìn)行監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。
對(duì)節(jié)肢動(dòng)物的監(jiān)測(cè)通常采用被動(dòng)采樣的方法，比如使用陷阱誘捕。但用這些被動(dòng)采樣法所捕獲的節(jié)肢動(dòng)物的多樣性往往非常局限。在過(guò)去的幾年里，環(huán)境DNA（eDNA）分析徹底改變了生物監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
所謂eDNA，指的是由生物體掉落到周?chē)h(huán)境中的DNA。節(jié)肢動(dòng)物可以通過(guò)在植物上排泄、咀嚼或抓撓來(lái)釋放它們的DNA。一旦植物變得干燥，eDNA就會(huì)穩(wěn)定地保留在那。這意味著干燥的植物是尋找節(jié)肢動(dòng)物eDNA的優(yōu)秀來(lái)源。
發(fā)現(xiàn)1200多種eDNA
在新研究中，研究團(tuán)隊(duì)從商店搜尋了來(lái)自世界各地的茶和草本植物，他們對(duì)甘菊、薄荷、茶葉和歐芹4種植物進(jìn)行了eDNA分析。他們購(gòu)買(mǎi)了不同品牌生產(chǎn)的同種產(chǎn)品，以確保每種植物都有不同的產(chǎn)地，以此來(lái)最大限度地增加所能找到的節(jié)肢動(dòng)物的數(shù)量。
他們發(fā)現(xiàn)，提取到的絕大多數(shù)DNA均來(lái)自植物本身，其占比高達(dá)99%，只有很小的一部分DNA屬于昆蟲(chóng)。具體來(lái)說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)在40份干燥的樣本中，發(fā)現(xiàn)了1200多種節(jié)肢動(dòng)物獨(dú)有的eDNA，平均每份樣本中存在至少200種不同節(jié)肢動(dòng)物的eDNA。
此外，并不是所有檢測(cè)到的DNA都能與已知物種相匹配。對(duì)于那些可被識(shí)別的物種DNA，研究人員發(fā)現(xiàn)它們與已知物種的地理分布相吻合。例如，薄荷茶中含有來(lái)自美國(guó)太平洋西北地區(qū)種植薄荷區(qū)域的昆蟲(chóng)DNA，而綠茶中含有來(lái)自東亞的昆蟲(chóng)DNA。
擴(kuò)大eDNA的研究范圍
昆蟲(chóng)經(jīng)?？梢栽诓唤?jīng)意間被輸送到世界各地，雖然大多數(shù)物種無(wú)法在旅途中存活下來(lái)，但一旦遷徙成功，就可能在新的地方繼續(xù)造成破壞。如果能夠在這些有害物種出現(xiàn)在一個(gè)新的地方后就立即發(fā)現(xiàn)它們，有助于在害蟲(chóng)數(shù)量飆升之前就啟動(dòng)干預(yù)管理程序。
從干燥的植物物質(zhì)中分析節(jié)肢動(dòng)物的eDNA可以有助于我們識(shí)別農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)，追蹤非法植物的地理來(lái)源，以及監(jiān)測(cè)節(jié)肢動(dòng)物群落。許多eDNA研究都面臨一個(gè)問(wèn)題，那就是一小群研究人員所能獲得的樣本數(shù)量總是有限的。
使用茶葉和草藥進(jìn)行eDNA分析，就可以輕松繞過(guò)這個(gè)問(wèn)題，在某種程度上，生產(chǎn)這些產(chǎn)品的公司相當(dāng)于在不知不覺(jué)中幫科研人員完成了抽樣，使得科學(xué)家可以更容易地收集世界各地的昆蟲(chóng)數(shù)據(jù)，擴(kuò)大了eDNA的研究范圍。此外，這種分析法可以應(yīng)用于任何其他干燥的植物，使其成為監(jiān)測(cè)瀕危昆蟲(chóng)物種和跟蹤作物害蟲(chóng)傳播的潛在寶貴工具。
研究團(tuán)隊(duì)希望，他們的方法可以讓孩子們對(duì)生態(tài)和昆蟲(chóng)保育產(chǎn)生興趣。他們鼓勵(lì)孩子們也加入到這項(xiàng)研究中，雖然實(shí)際的分子分析需要使用昂貴的高科技設(shè)備才能完成，但收集和干燥植物卻很容易在家里就做到。孩子們只需要一個(gè)信封、一個(gè)密封袋和一包二氧化硅（干燥劑），就可以迅速收集和干燥植物，用于未來(lái)的eDNA研究。他們希望通過(guò)這些社區(qū)科學(xué)項(xiàng)目，能夠獲得大量有關(guān)于植物和昆蟲(chóng)相互作用的信息。
參考來(lái)源：
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsbl.2022.0091
https://www.smithsonianmag.com/science-nature/the-dna-of-hundreds-of-insect-species-is-in-your-tea-180980367/
https://www.nature.com/articles/d41586-022-01652-9
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