Beyond insects: leveraging bulk arthropod samples for vertebrate biodiversity monitoring using invertebrate-derived DNA (iDNA) metabarcoding
本研究表明，通过诱捕器收集的批量节肢动物样本进行无脊椎动物来源 DNA (iDNA) 元条形码分析，可以有效补充用于监测森林脊椎动物生物多样性的红外相机调查，成功检测出包括原生种、害虫及家养物种在内的多种物种，且对于常见和隐蔽动物群具有高度的一致性。
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长期以来，追踪森林中动物隐秘的生活一直是保护主义者面临的挑战。传统方法通常涉及设置可能伤害生物的陷阱，或者放置需要昂贵设备且需等待数月才能捕捉到一次害羞动物影像的摄像机。近年来，科学家们转向了一种不同类型的证据：生物体留下的遗传物质。这种被称为“环境DNA”（environmental DNA）的方法，涉及通过采集土壤、水或空气中的样本来寻找生命的痕迹。一种更具体的变体技术是观察昆虫的胃部。许多昆虫，如蚊子或苍蝇，会以鸟类、哺乳动物和爬行动物等脊椎动物的血液或肉体为食。当这些昆虫被收集起来时，它们的肠道内容物保存了一份关于它们近期叮咬或食用的动物的微小记录。通过读取这些遗传密码，研究人员可以在从未直接看到这些动物的情况下，识别出该区域存在哪些脊椎动物。
一项来自澳大利亚西南部的最新研究探索了一种在大规模范围内使用此方法的高明方式。研究人员并没有去逐一寻找特定的吸血昆虫进行测试，而是利用了现有的、由标准监测陷阱收集的混合昆虫样本。这些被称为“马莱斯陷阱”（malaise traps）的陷阱是用于捕捉飞行昆虫以进行一般生物多样性调查的大型帐篷。团队提出了一个简单的问题：他们能否在这些混合昆虫的批量袋中发现脊椎动物的DNA，从而有效地将一次常规的昆虫调查转变为对当地哺乳动物、鸟类和爬行动物的普查？他们将遗传学发现的数据与在相同地点设置的红外触发相机捕获的数据进行了对比，以观察这种新方法与传统视觉记录的匹配程度如何。
研究人员在不同类型的桉树林中开展了54个森林样点的工作。在每个样点，他们部署了马莱斯陷阱约两周时间来捕捉飞行昆虫，并将这些昆虫保存在酒精中。与此同时，他们设置了运动感应相机，在森林中进行为期六周的动物移动摄影。在实验室中，团队通过研磨混合昆虫样本并提取DNA来处理这些样本。他们使用了两种不同的遗传标记来搜索特定序列：一种可以识别广泛的脊椎动物，另一种专门针对哺乳动物设计。随后，他们将通过昆虫肠道发现的动物名单与相机捕捉到的动物名单进行了对比。
结果显示，该方法有效，但也存在一些局限性。从54袋混合昆虫中，遗传分析识别出了17种不同的脊椎动物物种。其中包括西灰袋鼠和西褐袋鼠等本土哺乳动物，以及爬行动物和一种鸟类。最常见的动物是西灰袋鼠，它出现在检测到该物种的三分之二的样点中的昆虫样本里。研究还发现了森林害虫（如猪和兔子）以及农场动物（如绵羊和马）的踪迹，这些动物可能来自附近的农业用地。当研究人员将这些遗传检测结果与相机捕获的影像进行对比时，发现对于常见物种而言，两者具有高度的一致性。大约78%通过昆虫DNA发现的森林动物也在相机中被观测到了。
然而，这两种方法讲述的故事并不完全相同。相机捕获到了更为广泛的生命多样性，共发现了62个物种，其中包括许多昆虫DNA未能发现的鸟类和小型的、难以捉摸的哺乳动物。遗传方法在寻找鸟类和爬行动物方面表现挣扎，这可能是因为所使用的特定遗传工具更适用于哺乳动物，且收集到的昆虫并不平等地摄食所有类型的动物。尽管如此，昆虫DNA方法提供了独特的优势。它成功识别了三种小型石龙子，而相机未能捕捉到它们，这可能是因为这些蜥蜴太小或移动太快，无法有效触发相机的传感器。研究表明，虽然这项技术目前还无法取代传统的调查，但它提供了一种从已采集样本中提取额外信息的高效方式。
作者指出，这种方法仍处于早期阶段。在混合昆虫样本中发现的遗传信号往往很微弱，容易被昆虫自身的DNA所掩盖。此外，研究强调，陷阱中收集的昆虫可能摄食了来自比即时森林样点更广阔区域的动物，这意味着遗传数据代表的是一个更广阔的景观，而非一个精确的点位。尽管如此，这项研究证明了现有的昆虫集合——那些为了其他目的而收集的昆虫——蕴藏着脊椎动物生命的隐藏档案。通过改进提取DNA的方法并改进遗传工具，科学家们或许很快就能从这些在架子上摆放多年的昆虫瓶中，解锁一段更丰富的森林生物多样性历史。
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