Wissenschaftler entwickeln ein Gerät zur Insektenüberwachung im Feld, das hochwertige DNA bewahrt

Haben Sie in der freien Natur schon einmal ein Sammelgerät voller kleiner Käfer wie dieses gesehen? Seien Sie vorsichtig, Sie könnten eine wissenschaftliche Erfindung verpassen!

Insekten sind die am weitesten verbreitete und am vielfältigsten entwickelte Tiergruppe der Erde. Ob lästige Mücken, Fliegen und Kakerlaken oder nützliche Bienen und schöne Schmetterlinge: Insekten sind überall und spielen eine sehr wichtige Rolle in der Ökologie der Erde. Durch die Untersuchung räumlich-zeitlicher Veränderungen von Insekten an einem bestimmten Ort, von Veränderungen in Verbreitungsmustern und ihrer Evolutionsmechanismen können wir Forschungsfragen in vielen Bereichen wie Umweltschutz und Klima besser verstehen und sie ist auch ein sehr wichtiger Teil der globalen Biodiversitätsforschung.

Die Probenahme ist ein entscheidender Schritt in der entomologischen Forschung. Als Probenahmegeräte kamen früher vor allem Fensterfallen zum Einsatz, die meist auf dem Weg der Insekten platziert wurden. Insekten flogen durch die Fenster herein und fielen beim Aufprall auf die Rückwand in den unteren Auffangbehälter. Der Sammler enthielt oft Medien wie Ethanol und Propanol, um Insektenproben zu konservieren. Mit diesem Gerät ist eine effiziente und großflächige Sammlung möglich, es ist zudem sehr tragbar und arbeitssparend.

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Fensterfallen haben allerdings auch ein fatales Problem: Sie sind nicht wasserdicht. Bei Regen gelangt Regenwasser auch durch das Fenster in den Kollektor, wodurch die Konservierungslösung am Boden verdünnt wird und die DNA der Insektenproben abgebaut wird. Darüber hinaus beeinträchtigen Kondenswasser in der Nacht und hohe Luftfeuchtigkeit die Konservierung der Insektenproben. Besonders in tropischen Gebieten mit häufigen Niederschlägen hat der durch eindringendes Wasser verursachte DNA-Abbau große Auswirkungen auf die Probenentnahme.

Wenn keine vollständige DNA gesammelt werden kann, sind anschließende molekularbiologische Tests nicht möglich und die DNA-Sequenzierung sowie andere damit verbundene Arbeiten können nicht abgeschlossen werden. Auch die Forschung zur Systematik, Physiologie und Ökologie der Insekten wird eingeschränkt sein.

Um dieses Problem zu lösen, wurden in früheren Studien häufig Methoden wie die Erhöhung der Probenfrequenz oder der mehrmalige Austausch von reinem Alkohol angewandt. Dennoch ist es noch immer nicht möglich, Insekten-DNA langfristig und in hoher Qualität zu konservieren. Um dieses Problem besser zu lösen und die globale Insektenvielfalt besser zu überwachen, haben das Institut für Zoologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, die Seoul National University in Südkorea, das Imperial College London und das Natural History Museum im Vereinigten Königreich gemeinsam ein Insektenfelderkennungsgerät namens „WET“ entwickelt.

Das WET-Gerät, vollständiger Name Water-Exclusion Trap, sieht vorhandenen Fallen sehr ähnlich, wurde jedoch intern verbessert. Bei herkömmlichen Sammelgeräten befindet sich das Speichermedium unterhalb des Fensters. Obwohl Insekten direkt in das Medium fallen können, gelangt auch Regenwasser von außen in das Medium. WET hat das ursprüngliche Design der Sammelflasche durch ein doppelschichtiges Flaschendesign ersetzt, bei dem die innere Flasche das Regenwasser ableitet und die äußere Flasche Insekten auffängt. Das Design fügt über der inneren Flasche eine Filterschicht hinzu. Wenn die Insekten in das WET fallen, bewegen sie sich auf dem Filter, bis sie die äußere Flasche erreichen, während Regenwasser direkt durch den Filter der inneren Flasche fließt und nicht in die äußere Flasche gelangen kann, in der die Insektenproben aufbewahrt werden.

Durch dieses scheinbar einfache Design wird die Integrität der Insektenproben erheblich verbessert und die DNA-Qualität ist wesentlich besser als bei herkömmlichen Fallen. Darüber hinaus kann das WET-Gerät im 3D-Druckverfahren gedruckt werden und die Produktionskosten sind sehr niedrig, was eine groß angelegte und schnelle Vermarktung begünstigt. Seine Einführung bietet eine starke Unterstützung für die Überwachung der Insektenvielfalt, die molekularbiologische Erkennung und andere auf DNA-Technologie basierende Forschung.

Dieser Artikel ist ein Werk des Science Popularization China-Starry Sky Project

Produziert von: Abteilung für Wissenschaftspopularisierung der Chinesischen Vereinigung für Wissenschaft und Technologie

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

Autor: Shi Nanping, ein populärwissenschaftlicher Autor

Gutachter: Tao Ning, Assoziierter Forscher, Institut für Biophysik, Chinesische Akademie der Wissenschaften