科学者らが高品質のDNAを保存する昆虫野外モニタリング装置を開発

自然界でこのような小さな虫がいっぱい入った収集装置を見たことがありますか?注意してください。科学的な発明を見逃してしまうかもしれません!

昆虫は地球上で最も繁栄し、最も多様に進化した動物のグループです。迷惑な蚊、ハエ、ゴキブリから、有益なミツバチや美しい蝶まで、昆虫はあらゆるところに存在し、地球の生態系において非常に重要な役割を果たしています。ある場所における昆虫の時空間的変化、分布パターンの変化、進化のメカニズムを研究することで、環境保護や気候など多くの側面における研究課題の理解に役立ち、地球規模の生物多様性研究においても非常に重要な部分となっています。

サンプリングは昆虫学研究において重要なステップです。過去には、一般的に使用されていたサンプリング装置は主に窓トラップであり、通常は昆虫が通過する経路上に設置されていました。昆虫は窓から飛んできて、後ろの壁にぶつかって下部の集塵機の中に落ちました。コレクターには昆虫のサンプルを保存するためのエタノールやプロパノールなどの媒体が入っていることがよくありました。この装置は、非常に持ち運びやすく、省力化を図りながら、効率的で大規模な収集を実現できます。

ギャラリー内の画像は著作権で保護されています。転載して使用すると著作権侵害の恐れがあります。

しかし、ウィンドウトラップには致命的な問題もあります。それは防水性がないことです。雨が降ると、雨水も窓からコレクター内に流れ込み、底部の防腐剤溶液が薄まり、昆虫サンプルの DNA が劣化します。さらに、夜間の結露水や空気中の高湿度も昆虫標本の保存に影響を与えます。特に雨量の多い熱帯地域では、水の浸入による DNA の劣化がサンプル収集に大きな影響を与えます。

完全な DNA を収集できない場合、その後の分子生物学的検査は不可能となり、DNA 配列決定やその他の関連作業は完了しません。昆虫の分類学、生理学、生態学に関する研究も制限されるでしょう。

この問題を克服するために、これまでの研究では、サンプリング頻度を増やしたり、純粋なアルコールを複数回交換したりするなどの方法がよく採用されていました。それでも、昆虫の DNA を長期にわたって高品質に保存することはまだできません。この問題をより良く解決し、世界の昆虫の多様性をより良く監視するために、中国科学院動物学研究所、韓国のソウル国立大学、ロンドンのインペリアル・カレッジ、イギリスの自然史博物館が共同で「WET」と呼ばれる昆虫野外検出装置を開発した。

WET デバイス (正式名称は Water-Exclusion Trap) は既存のトラップと非常によく似ていますが、内部的に改良されています。従来の収集装置では、記憶媒体はウィンドウの下に配置されています。昆虫は培地に直接落ちる可能性がありますが、外部の雨水も培地に入り込みます。 WET は、元の収集ボトルの設計を二重層ボトルの設計に変更し、内側のボトルで雨水を流し、外側のボトルで昆​​虫を収集するようにしました。このデザインでは、内側のボトルの上にフィルターの層が追加されます。昆虫が WET に落ちると、フィルター上を移動して外側のボトルに到達しますが、雨水は内側のボトルのフィルターを直接通過し、昆虫サンプルが保管されている外側のボトルに入ることはできません。

この一見シンプルな設計により、昆虫サンプルの完全性が大幅に向上し、DNA の品質が従来のトラップよりも大幅に向上します。さらに、WET デバイスは 3D プリントが可能であり、製造コストが非常に低いため、大規模かつ迅速なプロモーションに役立ちます。その登場により、昆虫の多様性の監視、分子生物学的検出、および DNA 技術に基づくその他の研究が強力にサポートされます。

この記事は科学普及中国-星空プロジェクトの作品です

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作｜中国科学技術出版有限公司、北京中科星和文化メディア有限公司

著者: 人気科学ライターの石南平

査読者: タオ・ニン、中国科学院生物物理研究所准研究員