- 雌蚊会将脊椎动物的 DNA 储存在它们的血液中，就像生态系统的小型基因库一样。
- 佛罗里达州德卢卡保护区的一项研究从86种脊椎动物中鉴定出了DNA，通过单一类型的样本检测出了常见、稀有和入侵性动物。
- 对蚊子进行 iDNA 分析提供了一种非侵入性、低影响的方法，可以补充（有时甚至可以与）传统的生物多样性普查相媲美。
- 并非所有蚊子种类都同样有用：更广布的蚊子种类可以提供更广阔的视野，尽管在地下、水生或极其稀少的动物群落方面仍然存在局限性。
夏夜被蚊子打扰是家常便饭，但是…… 几乎没有人能想到，这些昆虫就像小型生物黑匣子一样运作。 它们能够储存周围许多动物的遗传痕迹。多年来，这听起来像是电影情节，如今却正逐渐成为一种具有巨大潜力的科学工具。
蚊子远非仅仅是令人讨厌的生物——它们的 对人血的渴望 这影响着它们与其他物种的互动——它们已被证实是名副其实的“行走的DNA图书馆”，每次吸血都会储存脊椎动物的遗传片段。佛罗里达大学的一组研究人员已经证明，通过分析这些血液样本，无需直接观察动物，就能重建一个区域的大部分生物多样性。
以……为食并储存遗传信息的蚊子
当我们想到蚊子吃什么时，通常只会想到人血，但是 它们实际上以多种脊椎动物为食：哺乳动物、鸟类、爬行动物和两栖动物。每次叮咬都会在昆虫体内留下DNA混合物，这些DNA可以在实验室中回收并在短时间内进行分析。
在奥兰多（佛罗里达州）以南的德卢卡保留地， 由昆虫学家劳伦斯·里夫斯和汉娜·阿茨玛领导的团队捕获了 21 个不同物种的 50.000 万多只蚊子。 在长达八个月的时间里，他们重点研究了雌性，因为只有雌性才会咬人，它们需要血液蛋白来发育卵子，并挑选了 2.000 多只腹部仍然饱满的个体。
处理完这些血餐后， 研究人员从86种不同的脊椎动物中鉴定出了DNA。这个数字约占保护区内已知脊椎动物总数的 80%。其中包括从小型树蛙到鹿、牛、火鸡、水獭、鹰和响尾蛇等各种动物，以及入侵物种和其他数量明显下降的物种。
令人震惊的不仅是数量，还有生态多样性： 在蚊子的“内部档案”中，出现了夜行性和昼行性、定居性和迁徙性、树栖性、半水栖性、穴居性和陆生性等各种蚊子种类。这表明，同一种类型的样本可以提供当地生态系统令人惊讶的全面概览。
这幅画面不可避免地会让人联想到…… 《侏罗纪公园》中著名的场景，他们从琥珀中保存的蚊子化石中提取恐龙DNA。然而，科学是建立在现实基础上的：从数百万年前的昆虫中恢复已灭绝物种的基因组仍然是科幻小说，但利用蚊子作为现代基因档案的总体想法是完全现实的。
蚊子作为生态传感器和“基因相机陷阱”
在生态学中，术语 iDNA（摄入的 DNA）越来越多地用于描述 存在于生物体摄入的胃内容物或血液中的遗传物质以蚊子为例，这种iDNA直接来自它们叮咬过的脊椎动物，因此每只昆虫都起到了一种飞行生态传感器的作用。
为了利用这个想法， 科学家们对每份血餐的DNA进行了测序，并将其与参考基因数据库进行了比较。这使得他们能够将发现的碎片分配给特定的物种，并获得保护区内动物的清单，而无需在实地见过这些动物一次。
这项研究的一个特别有趣的方面是： 出现了一些用传统方法极难检测到的物种。就像某些猛禽、难以捉摸的蛇或经常不被人注意的小型两栖动物一样，只要有血，蚊子就不会太挑剔，它就像一个沉默而不起眼的“数据猎手”。
这种方法将蚊子变成了一种 基因相机陷阱它们捕捉的不是动态影像，而是DNA序列。相机只能记录镜头前经过的动物，而蚊子却能提供个体在地面移动、爬树、藏身植被中，甚至远距离飞行的信息。
然而，魔法的奥秘在于： 蚊子体内的DNA并非永远存在。研究人员估计，大部分遗传信息在摄入后约48小时内可用，之后会被消化分解。这使得每个样本都能非常精确地反映出当时在场人员的情况。
它与传统的野生动物监测方法相比如何？
终身生物多样性普查涉及 安装相机陷阱、设置网或物理陷阱、追踪足迹、聆听鸣叫声，或徒步进行数小时的样线调查。这些技术可靠且应用广泛，但同时也需要投入大量精力、专业人员，并且通常需要相当可观的预算。
摄像机往往主要记录 一定体型的哺乳动物和一些鸟类爬行动物、两栖动物和小动物往往容易被忽视。此外，人类在乡村地区的活动也会改变某些动物的行为，使它们变得更加难以捉摸或改变其惯常的活动路线。
在佛罗里达大学的研究中， 研究人员明确地将蚊子的防治效果与这些更传统的防治方法进行了比较。在雨季，蚊子数量激增，从它们的血液中获得的 iDNA 分析在检测到的物种数量方面取得了可比拟甚至更优异的结果。
这一表现因以下事实而得到加强： 蚊子悄无声息地吸血，不会明显干扰宿主的行为。这使得它们成为一种明显的非侵入性监测工具。无需捕捉、标记或对脊椎动物进行任何物理操作：只需诱捕昆虫，让它们来完成“脏活累活”即可。
在由研究员萨曼莎·怀斯利（Samantha Wisely）牵头撰写的一篇补充文章中，得出了以下结论： “雨季期间，这种蚊虫控制方法比传统方法效果更好。”这进一步证实了，至少在某些情况下和一年中的某些时候，这种策略可以与常规实地调查一样有效，甚至更有效。
并非所有蚊子都一样：有广食性蚊子和专食性蚊子。
虽然所有蚊子都以血液为食，但这并不意味着它们提供的信息都相同；即使是城市蚊种，例如…… 地铁蚊子 它们展现了不同的饮食习惯。 该研究计算了一个“宿主检测效率”指数。 该指标衡量每种蚊子能够揭示出多少种不同的物种，并与分析的血餐数量相关。
排名榜首的是 黑色库蚊、漂布库蚊和黑须库蚊它们堪称真正的“全能型”食腐动物。其中，黑足库蚊（Culex nigripalpus）尤其数量最多，也提供了最多的信息：几乎所有脊椎动物的发现——约63种——都来自它们的食物。
与此截然相反的是蚊子，例如…… 哥伦比亚蚁（Psorophora columbiae）主要以白尾鹿（Odocoileus virginianus）为食。在这种情况下，昆虫对于重建保护区的整个动物群的价值要小得多，尽管如果目的是密切监测该特定宿主，它也可能很有用。
这种广食性蚊子和专食性蚊子之间的差异表明： 如果目标是全面了解生物多样性，那么仅仅随机捕捉一只蚊子是不够的。研究人员应该优先研究那些由于其行为和觅食偏好而啄食多种脊椎动物的物种。
每只蚊子的栖息地以及它最活跃的时间段也起到一定作用，因此 设计有效的采样方法需要对不同蚊科昆虫的生态学有充分的了解。喜欢栖息在湿地的蚊子与喜欢栖息在林地或开阔的牲畜放牧区的蚊子并不相同。
稀有、入侵和濒危物种的检测
这种方法最有前景的优势之一是它能够 探测稀有或难以观察的物种这些物种往往逃过了大多数人口普查。例如，在德卢卡的分析中，虽然发现了极少量的横斑猫头鹰（Strix varia）、野生火鸡（Meleagris gallopavo）和响尾蛇（Crotalus adamanteus）的基因痕迹，但足以证实它们在该地区的存在。
同样， 入侵物种，例如棕色安乐蜥（Anolis sagrei）或古巴蛙（Osteopilus septentrionalis）的出现这为利用蚊子作为预警系统，防止外来物种入侵当地生态系统造成潜在问题打开了大门。
然而，该研究也明确表明： 并非所有动物都能同样被这种方法观察到。佛罗里达美洲狮是极度濒危的大型猫科动物，在所有样本中均未发现其踪迹。最可能的解释有两点：一是它极其罕见，二是很少有蚊子会以它为食。
另一批引人注目的缺席者是 以地下生活为主的脊椎动物，例如东部鼹鼠……或者那些几乎所有时间都生活在水中的动物，比如某些水蛇。它们被叮咬的时间太短，不足以让它们的DNA持续出现在蚊子的胃里。
最终， 蚊子来源的iDNA提供了一幅非常丰富但不可避免地不完整的图景。必须结合所有其他关于各个生态系统的可用信息来解读这些数据。它并非万能灵药，但对于生物学家和环境管理者而言，无疑是一项强有力的工具。
每只蚊子都像一个微型的DNA库
如果我们冷静地思考一下， 每只雌蚊都像是一个便携式的基因库。 它会在几个小时内储存周围环境中动物的宝贵信息。就好像它的腹部携带了一个微型生物多样性实验室，记录着它最近的一餐。
利用这些信息的最佳时间窗口约为48小时，因为 消化过程会分解和降解DNA链。然而，从监测的角度来看，这种较短的时间范围是一个优势，因为它能够以相当高的准确度将基因检测与特定的地点和时间联系起来。
此外，样本的个体性也带来了非常有趣的可能性： 与其简单地说明某个物种是否存在，不如对血液进行详细分析，这样可以揭示动物的健康状况、病原体或寄生虫的存在，甚至可以提供有关种群遗传变异性的线索。之前的其他研究已经探索过这些途径，例如检测野生动物体内的病毒或疾病。
当然，并非所有闪闪发光的东西都是金子。 利用蚊子体内DNA进行实验需要特定的捕获方案。 （吸尘器、诱蚊灯、蚊子进食后栖息的场所），以及识别不同昆虫种类的能力和拥有测序设备的实验室。
即便如此，当把成本和精力与维持大型现场团队数周所需的成本和精力进行比较时， 总体评估强烈支持将此类分析作为一种低影响的补充手段纳入其中。尤其是在大型保护区或保护项目资源有限的国家。
该技术的优势、局限性和未来挑战
利用蚊子作为生态传感器的主要优势有很多，首先，以下几点尤为突出： 它具有非侵入性和广泛的宿主范围。一批样本可能包括从最小的青蛙到大型食草动物、猛禽、隐秘的爬行动物或中型哺乳动物的一切。
该技术还具有 具有成本相对较低的潜力一旦陷阱和捕获材料到位，瓶颈主要就变成了样本的处理和测序，而由于基因分析价格的降低和实验室自动化程度的提高，这项工作也变得越来越经济实惠。
鉴于此，一些明显的局限性就显现出来了。首先是： 该方法很大程度上取决于蚊子的数量。因此，它在雨季效果特别好，但在旱季或蚊子稀少的地区可能会失去效力。
第二个主要限制就是前面提到的那个。 动物群覆盖不均生活在地下、完全水生或极其罕见的物种在蚊子的胃里几乎不留下任何痕迹。对于这些情况，传统的诱捕方法，例如专门的诱捕器、定向追踪或无线电标记，仍然至关重要。
最后， 解读数据需要谨慎。检测到特定物种的DNA并不一定意味着该物种数量庞大；可能只有少数个体，甚至是一种迁徙动物。反之，未检测到DNA也并不一定等同于该物种实际不存在，尤其是在该物种数量稀少或难以接近的情况下。
研究人员坚持认为 关键在于将蚊子体内DNA视为一种补充工具。除了视觉调查、相机陷阱、水或土壤中的环境 DNA 分析以及其他在保护工作中日益常用的策略之外，还有其他方法。
转变视角：从令人讨厌的害虫到保护盟友
多年来，我们一直把蚊子视为疾病的传播媒介和令人讨厌的夏季伴侣，但是…… 佛罗里达大学团队的研究成果迫使我们对这种非常负面的观点进行修正。在承认它们作为病原体传播媒介的作用的同时，我们也可以利用它们的摄食习性来收集有关它们与我们共享的动物群的重要信息。
正如里夫斯指出的那样， “蚊子在生态系统中似乎并不显得重要，但实际上它们发挥着关键作用。”其中一项用途可能是帮助我们更好地监测自然保护区和公园中脊椎动物种群的健康状况。
将此技术整合到监测程序中将允许 以便更早地发现入侵物种的存在，确认濒危动物的存续，并评估脊椎动物群落随时间的变化。所有这一切都对被监测动物本身的影响降到了最低。
接下来的步骤包括 在其他类型的生态系统和气候条件下测试该方法热带雨林、稀树草原、高海拔湿地、城市和近郊地区等等。制定标准化协议也很重要，这样才能使不同地方获得的数据真正具有可比性，并能整合到大型全球生物多样性数据库中。
多亏一只被困在琥珀里的蚊子，我们可能再也看不到恐龙行走的景象了，但是…… 这些微小的、日常生活中常见的“吸血鬼”已经为我们提供了周围自然世界的实时基因记录。将它们视为保护的盟友，而不是仅仅视它们为敌人，可以标志着我们在 21 世纪保护和理解生物多样性方面迈出了重要一步。
