生物学者が昆虫の世界がどのようなものであるかを知りたい場合、必ずしも網罠に頼ったり屋外に出る必要はありません。ティーバッグや乾燥ハーブのサンプルからも、昆虫の数と種の範囲について多くのことが明らかになります。これが可能なのは、動物が定着し、食べたり、卵を産んだりする植物の上や中に DNA の痕跡を残すためです。これらの遺伝的痕跡は、DNA 分析を使用して特定できることが研究者らによって発見されました。
昆虫は無数の植物種に受粉し、多くの動物種にとって重要な食料源であるため、昆虫種の多様性は私たちの環境にとって非常に重要です。このため、特に殺虫剤の使用増加が原因で昆虫の絶滅が増加していることを考慮すると、昆虫の動態や環境との相互作用に注意を払うことがますます重要になっています。これまでの生体モニタリングは、主に昆虫をランダムに捕獲することによって行われてきました。しかし、この方法では植物と昆虫の相互作用についてはほとんど解明されておらず、すでに個体数減少の影響を受けている動物にとっては通常致命的です。
より現代的なアプローチは、虫が植物のいたるところに痕跡を残すという事実を利用しています。それは、噛み跡、卵、糞便などです。これらには常に動物の遺伝物質が含まれています。この環境 DNA (eDNA) を使用すると、科学者はその植物がどの昆虫と接触したかについて結論を引き出すことができます。しかし、植物の表面は、紫外線によって破壊されたり、雨によって洗い流されたりする可能性があるため、貴重な eDNA にとってはかなり危険な場所です。
お茶に含まれる昆虫のDNA
そこで、トリーア大学のヘンリック・クレーヘンウィンケル氏と彼のチームは、通常のように植物の表面からではなく、粉砕して乾燥させた植物材料からeDNAを採取するという革新的な技術を開発した。 「これには特別な利点があります。乾燥すると DNA は安定し、長期保存に適します」と Krehenwinkel らは説明します。彼らのプロセスをテストするために、科学者たちはどの家庭にもある乾燥植物材料を使用します。「お茶やハーブは世界中で栽培されているさまざまな植物から作られているため、特定の昆虫や植物種について多くのことを知ることができます。」相互作用、さらには位置も明らかになります」と研究者は説明します。
新しい方法を使用して、実際に乾燥植物サンプルから合計 1,279 種の昆虫の DNA を検出することに成功しました。 「単一のティーバッグから最大 400 種の異なる昆虫の DNA が検出されました」とクレヘンウィンケル氏は報告しています。緑茶には、さまざまな昆虫種の非常に多様な eDNA が含まれていました。新しい生体モニタリング方法により、昆虫の起源についても多くのことが明らかになりました。研究者らはペパーミント茶から、主にペパーミント栽培地域である北アメリカ北西部で見られる昆虫の痕跡を発見したが、典型的な東アジア種のeDNAは緑茶でのみ見つかった。
過去を調べてみる
新しい方法の大きな付加価値は、植物材料中に長期間存在する安定した DNA にアクセスできることであり、これにより過去を調べることが可能になります。そこでクレヘンヴィンケル氏らは、数十年にわたって保管されてきた植物コレクションを利用して、環境DNAを長期間にわたる昆虫個体群の発達の追跡にも使用できるかどうかを検討したいと考えている。このようにして、昆虫の死の原因について重要な結論を導き出したり、たとえば植物の害虫の蔓延を研究したりすることができます。さらに、新しい方法論により観察できる種の数も拡大します。「植物の内部にどの昆虫が生息しているかも検出できるようになりました」とヘンリック・クレヘンウィンケル氏は述べ、知識の新たな地平について述べています。
最終的には、この手続きが刑事事件となる可能性もある。 eDNA を使用すると、植物の実際の地理的起源について信頼できる記述を行うことができます。このようにして、税関は輸入茶が実際に指定された国から来たものであるかどうかを判断することができます。そして、お茶で可能なことは、大麻などの他の植物にも当てはまります。
出典: トリーア大学;専門記事: Biology Letters、 doi: 10.1098/rsbl.2022.0091
