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黑暗多樣性:DNA 技術揭示了數千種新昆蟲物種

  • 2024-12-08
  • Mignon
癭蚊的顯微圖像。新的研究項目旨在以前所未有的規模測試並引入系統化、自動化、高效的工作流程進行物種識別。圖片來源:Niina Kiljunen / 奧盧大學

芬蘭主導的一項研究計劃正在發生革命性的變化物種認同脫氧核糖核酸有效描述數千種未知昆蟲的技術,旨在加強生物多樣性保護。

芬蘭奧盧大學的研究人員正在領導一個國際項目,利用快速發展的 DNA 技術解決物種識別危機。該項目旨在開發一種新的基因組方法,以在分類學上區分和描述數以萬計的昆蟲物種,否則,由於當前技術進展緩慢,這些昆蟲物種可能在幾個世紀內都無法被識別。

對未知物種(被稱為“黑暗多樣性”)的研究將從叢林中沒有名字但已經有 DNA 條形碼的昆蟲物種開始。

推進分子技術和全球合作

分子技術的快速進步使得快速對 DNA 進行測序並創建基於 DNA 的物種標識符或 DNA 條形碼成為可能,從而促進物種識別。然而,未命名的物種也需要命名和描述。這個新的研究項目旨在以前所未有的規模設計、測試和實施系統化的自動化工作流程。

這個話題啟發了世界各地的研究人員。這 ”描述數千種新物種的基因組藍圖”項目於 2024 年 9 月啟動,由芬蘭研究委員會資助,涉及來自芬蘭、美國和加拿大的研究人員。目前正在招募新的研究人員。芬蘭研究委員會在四年內為奧盧大學的研究貢獻了近 50 萬歐元。

顯微鏡圖像顯示了癭蠓,芬蘭已知的癭蠓種類不到 400 種。然而最近,芬蘭利用 DNA 條形碼發現了大約 1000 種新的癭蚊物種。圖片來源:Niina Kiljunen / 奧盧大學

物種鑑定的挑戰和新方法

物種鑑定對於理解自然變化很重要。在過去 260 年的分類學研究中描述的 200 萬個物種僅代表居住在我們星球上的物種的一小部分。目前對世界真實物種數量的估計差異很大,從幾百萬到數千萬甚至更多。由於多種原因,利用傳統方法來描述剩餘的大多數物種變得越來越具有挑戰性——未描述的物種數量眾多、體型微小、形態相似性高以及缺乏分類學專業知識。

“我們正站在一個新時代的門檻上。面對生物多樣性的迅速喪失,傳統的物種鑑定方法速度太慢,無法應對生物多樣性的挑戰,”領導該國際研究項目的奧盧大學教授馬爾科·穆塔寧(Marko Mutanen)說。

當涉及到該領域的基本問題時,技術革命帶來的激進方法也在研究人員之間引發了激烈的爭論:物種描述應該包括什麼以及應該如何進行?

DNA 條形碼:昆蟲案例研究

昆蟲是開發和測試“增強簡約方法”的理想模型。它們是物種最豐富的動物群之一,是許多生態系統的核心。與鳥類等相比,昆蟲在很大程度上仍然未知且未分類。例如,芬蘭已知的癭蚊(Cecidomyiidae)種類不足 400 種。博士研究員 Niina Kiljunen 在她的碩士論文中使用了 DNA 條形碼,在芬蘭發現了大約 1000 個新的癭蚊物種。芬蘭的物種數量可能要多得多,達到數千種。其中很大一部分可能是科學未知的。

癭蠓是一種嬌嫩的小蠅,其中一些種類會在植物上產生蟲癭,一些會吃腐爛的植物殘骸等,但不吸食人類或動物的血液。

在研究小組成員 Daniel H. Janzen 教授的領導下,已讀取了約 40,000-50,000 種哥斯達黎加癭蠓的近 100 萬條 DNA 條形碼。其中,幾乎沒有一個被賦予了科學名稱。

Malaise trap 用於收集癭蚊用於研究目的。圖片來源:Niina Kiljunen / 奧盧大學

條形碼是一個新物種嗎?

哥斯達黎加 DNA 條形碼癭蚊物種的系統分離、命名和描述正在奧盧大學進行。該研究項目和新物種鑑定的一個重要基本問題是:我們如何確定未知的DNA條形碼是否確實是不同的物種?

在開發一種新的物種鑑定方法時,物種的獨立遺傳信息將與 DNA 條形碼相結合。研究人員將研究 DNA 條形碼樣本中的其他遺傳特徵,看看它們是否能得出關於物種邊界的相同結論。當獨立的遺傳特徵得出相同的結論時,就可以清楚地看出該物種與其他物種不同。

“基於 DNA 的物種描述將基於 DNA 條形碼和其他遺傳標記,”Kiljunen 說。基於 DNA 的描述還可以與傳統的識別和分類相結合。

正在開發的方法可以為有效的科學發現新物種並加速和創新物種鑑定鋪平道路。

新研究項目的合作大學是圭爾夫大學、賓夕法尼亞大學、肯塔基大學和東芬蘭大學。

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癭蚊的顯微圖像。新的研究項目旨在以前所未有的規模測試並引入系統化、自動化、高效的工作流程進行物種識別。圖片來源:Niina Kiljunen / 奧盧大學

芬蘭主導的一項研究計劃正在發生革命性的變化物種認同脫氧核糖核酸有效描述數千種未知昆蟲的技術,旨在加強生物多樣性保護。

芬蘭奧盧大學的研究人員正在領導一個國際項目,利用快速發展的 DNA 技術解決物種識別危機。該項目旨在開發一種新的基因組方法,以在分類學上區分和描述數以萬計的昆蟲物種,否則,由於當前技術進展緩慢,這些昆蟲物種可能在幾個世紀內都無法被識別。

對未知物種(被稱為“黑暗多樣性”)的研究將從叢林中沒有名字但已經有 DNA 條形碼的昆蟲物種開始。

推進分子技術和全球合作

分子技術的快速進步使得快速對 DNA 進行測序並創建基於 DNA 的物種標識符或 DNA 條形碼成為可能,從而促進物種識別。然而,未命名的物種也需要命名和描述。這個新的研究項目旨在以前所未有的規模設計、測試和實施系統化的自動化工作流程。

這個話題啟發了世界各地的研究人員。這 ”描述數千種新物種的基因組藍圖”項目於 2024 年 9 月啟動,由芬蘭研究委員會資助,涉及來自芬蘭、美國和加拿大的研究人員。目前正在招募新的研究人員。芬蘭研究委員會在四年內為奧盧大學的研究貢獻了近 50 萬歐元。

顯微鏡圖像顯示了癭蠓,芬蘭已知的癭蠓種類不到 400 種。然而最近,芬蘭利用 DNA 條形碼發現了大約 1000 種新的癭蚊物種。圖片來源:Niina Kiljunen / 奧盧大學

物種鑑定的挑戰和新方法

物種鑑定對於理解自然變化很重要。在過去 260 年的分類學研究中描述的 200 萬個物種僅代表居住在我們星球上的物種的一小部分。目前對世界真實物種數量的估計差異很大,從幾百萬到數千萬甚至更多。由於多種原因,利用傳統方法來描述剩餘的大多數物種變得越來越具有挑戰性——未描述的物種數量眾多、體型微小、形態相似性高以及缺乏分類學專業知識。

“我們正站在一個新時代的門檻上。面對生物多樣性的迅速喪失,傳統的物種鑑定方法速度太慢,無法應對生物多樣性的挑戰,”領導該國際研究項目的奧盧大學教授馬爾科·穆塔寧(Marko Mutanen)說。

當涉及到該領域的基本問題時,技術革命帶來的激進方法也在研究人員之間引發了激烈的爭論:物種描述應該包括什麼以及應該如何進行?

DNA 條形碼:昆蟲案例研究

昆蟲是開發和測試“增強簡約方法”的理想模型。它們是物種最豐富的動物群之一,是許多生態系統的核心。與鳥類等相比,昆蟲在很大程度上仍然未知且未分類。例如,芬蘭已知的癭蚊(Cecidomyiidae)種類不足 400 種。博士研究員 Niina Kiljunen 在她的碩士論文中使用了 DNA 條形碼,在芬蘭發現了大約 1000 個新的癭蚊物種。芬蘭的物種數量可能要多得多,達到數千種。其中很大一部分可能是科學未知的。

癭蠓是一種嬌嫩的小蠅,其中一些種類會在植物上產生蟲癭,一些會吃腐爛的植物殘骸等,但不吸食人類或動物的血液。

在研究小組成員 Daniel H. Janzen 教授的領導下,已讀取了約 40,000-50,000 種哥斯達黎加癭蠓的近 100 萬條 DNA 條形碼。其中,幾乎沒有一個被賦予了科學名稱。

Malaise trap 用於收集癭蚊用於研究目的。圖片來源:Niina Kiljunen / 奧盧大學

條形碼是一個新物種嗎?

哥斯達黎加 DNA 條形碼癭蚊物種的系統分離、命名和描述正在奧盧大學進行。該研究項目和新物種鑑定的一個重要基本問題是:我們如何確定未知的DNA條形碼是否確實是不同的物種?

在開發一種新的物種鑑定方法時,物種的獨立遺傳信息將與 DNA 條形碼相結合。研究人員將研究 DNA 條形碼樣本中的其他遺傳特徵,看看它們是否能得出關於物種邊界的相同結論。當獨立的遺傳特徵得出相同的結論時,就可以清楚地看出該物種與其他物種不同。

“基於 DNA 的物種描述將基於 DNA 條形碼和其他遺傳標記,”Kiljunen 說。基於 DNA 的描述還可以與傳統的識別和分類相結合。

正在開發的方法可以為有效的科學發現新物種並加速和創新物種鑑定鋪平道路。

新研究項目的合作大學是圭爾夫大學、賓夕法尼亞大學、肯塔基大學和東芬蘭大學。

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