茶葉與昆蟲的互動痕跡

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上；在它不遠處，還有一只正在偷偷啃食翠綠茶葉的毛毛蟲，它正打算在這里 " 安營扎寨 " 結(jié)成繭；再往旁邊看看，你會看見一只蜘蛛正在辛勤織網(wǎng) …… 待到恰好的時節(jié)，這些茶葉會被采摘，在經(jīng)過烘焙、搗碎等一系列工序后，被裝進茶包送到商店，最后被你買回家中。

如果茶包里的茶葉會說話，或許它們能告訴你，曾有多少昆蟲在它們身上駐足停留過。讓你知道在這杯即將被你飲下的茶里，殘留著多少蟲子的足跡。

我們似乎很難非常具體地知道，發(fā)生在動物和植物之間的互動。的確，許多這樣的互動是難以被記錄的，這樣的研究需要投入大量的時間和精力。最近，一組德國的生物學家發(fā)現(xiàn)了一種可用來揭示這種互動的新方法。

在一項新發(fā)表于《生物學快報》上的研究中，研究團隊報告了他們通過對干燥的茶葉和草本植物進行環(huán)境 DNA（eDNA）測試，發(fā)現(xiàn)了超過 1200 種不同節(jié)肢動物物種的痕跡。

在干燥的茶包里尋找 eDNA

節(jié)肢動物是多樣化程度最高的一類動物種群，作為傳粉者、獵物和生物防治劑，它們對全球生態(tài)系統(tǒng)的功能都至關(guān)重要。根據(jù)近年的報告記錄表明，昆蟲數(shù)量正在下降，因此對節(jié)肢動物群落進行監(jiān)測顯得尤為重要。

對節(jié)肢動物的監(jiān)測通常采用被動采樣的方法，比如使用陷阱誘捕。但用這些被動采樣法所捕獲的節(jié)肢動物的多樣性往往非常局限。在過去的幾年里，環(huán)境 DNA（eDNA）分析徹底改變了生物監(jiān)測領(lǐng)域。

所謂 eDNA，指的是由生物體掉落到周圍環(huán)境中的 DNA。節(jié)肢動物可以通過在植物上排泄、咀嚼或抓撓來釋放它們的 DNA。一旦植物變得干燥，eDNA 就會穩(wěn)定地保留在那。這意味著干燥的植物是尋找節(jié)肢動物 eDNA 的優(yōu)秀來源。

發(fā)現(xiàn) 1200 多種 eDNA

在新研究中，研究團隊從商店搜尋了來自世界各地的茶和草本植物，他們對甘菊、薄荷、茶葉和歐芹 4 種植物進行了 eDNA 分析。他們購買了不同品牌生產(chǎn)的同種產(chǎn)品，以確保每種植物都有不同的產(chǎn)地，以此來最大限度地增加所能找到的節(jié)肢動物的數(shù)量。

他們發(fā)現(xiàn)，提取到的絕大多數(shù) DNA 均來自植物本身，其占比高達 99%，只有很小的一部分 DNA 屬于昆蟲。具體來說，研究團隊在 40 份干燥的樣本中，發(fā)現(xiàn)了 1200 多種節(jié)肢動物獨有的 eDNA，平均每份樣本中存在至少 200 種不同節(jié)肢動物的 eDNA。

此外，并不是所有檢測到的 DNA 都能與已知物種相匹配。對于那些可被識別的物種 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，薄荷茶中含有來自美國太平洋西北地區(qū)種植薄荷區(qū)域的昆蟲 DNA，而綠茶中含有來自東亞的昆蟲 DNA。

擴大 eDNA 的研究范圍

昆蟲經(jīng)常可以在不經(jīng)意間被輸送到世界各地，雖然大多數(shù)物種無法在旅途中存活下來，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)在一個新的地方后就立即發(fā)現(xiàn)它們，有助于在害蟲數(shù)量飆升之前就啟動干預管理程序。

從干燥的植物物質(zhì)中分析節(jié)肢動物的 eDNA 可以有助于我們識別農(nóng)業(yè)害蟲，追蹤非法植物的地理來源，以及監(jiān)測節(jié)肢動物群落。許多 eDNA 研究都面臨一個問題，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。

使用茶葉和草藥進行 eDNA 分析，就可以輕松繞過這個問題，在某種程度上，生產(chǎn)這些產(chǎn)品的公司相當于在不知不覺中幫科研人員完成了抽樣，使得科學家可以更容易地收集世界各地的昆蟲數(shù)據(jù)，擴大了 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)測瀕危昆蟲物種和跟蹤作物害蟲傳播的潛在寶貴工具。

研究團隊希望，他們的方法可以讓孩子們對生態(tài)和昆蟲保育產(chǎn)生興趣。他們鼓勵孩子們也加入到這項研究中，雖然實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。孩子們只需要一個信封、一個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，用于未來的 eDNA 研究。他們希望通過這些社區(qū)科學項目，能夠獲得大量有關(guān)于植物和昆蟲相互作用的信息。